[發明專利]一種無線傳感器網絡功率控制方法有效
| 申請號: | 201711130638.7 | 申請日: | 2017-11-15 |
| 公開(公告)號: | CN107949049B | 公開(公告)日: | 2020-09-01 |
| 發明(設計)人: | 董建勇;顧航;徐建楚;陳衛東;李林先;陸佳杰 | 申請(專利權)人: | 浙江省產品質量安全檢測研究院;浙江方圓檢測集團股份有限公司 |
| 主分類號: | H04W52/24 | 分類號: | H04W52/24;H04W52/26;H04W52/36;H04W84/18 |
| 代理公司: | 杭州求是專利事務所有限公司 33200 | 代理人: | 邱啟旺 |
| 地址: | 310007 *** | 國省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 無線 傳感器 網絡 功率 控制 方法 | ||
1.一種無線傳感器網絡功率控制方法,該方法包括如下步驟:
(1)建立k+1時刻各個節點的發射功率迭代方程:
P(k+1)=P(k)+α(d(k)-a(k)) (1)
其中,P(k)為k時刻傳感器節點的發射功率,d(k)為k時刻傳感器節點的期望信噪比,a(k)為k時刻傳感器節點的實際信噪比,α為隨節點變化的步長系數,α取值位于0~1之間;
(2)建立k+1時刻的期望信噪比d(k+1)和實際信噪比a(k+1)的模型:
d(k+1)=(1-μc(k))d(k)+μ1d1(k) (2)
a(k+1)=(1-α)a(k)+αd(k)+n(k) (3)
其中,μ,μ1為步長系數,為正值,不隨節點變化而變化,d1(k),n(k)均為零均值白噪聲信號,c(k)為網絡擁塞,可分為兩部分,
fs(k)為網絡層和鏈路層的傳輸速率的和,ct(k)為鏈路容量;
(3)建立狀態向量xk,
將公式(2)和(3)代入(6),得到一個狀態空間模型:
其中,xk+1為k時刻的狀態變量,yk為傳感器的測量輸出信號;Ak為系統矩陣,C為系統觀測輸出矩陣,ωk為二維零均值隨機變量,
(4)針對系統(7),引入如下的控制器uk,
uk=Kyk (8)
其中,K為反饋增益矩陣;
(5)把公式(8)代入公式(7),得到閉環系統(9)
xk+1=Akxk+uk+ωk (9)
(6)利用Lyapunov穩定性定理,將控制器的設計問題轉化成一類線性不等式的可解性問題,并利用Matlab中的LMI toolbox,求解下述線性矩陣不等式:
其中,矩陣A、T為已知量,T的選取只需滿足
CT=[I 0] (11)
即可;可以證明T的選取不唯一,但不影響矩陣不等式(10)的可解性;I是適當維數的單位矩陣,其他的為未知量;
若存在正定矩陣P0,變量ε0,矩陣L=[L1 0],Φ=P-(TM+(TM)T),使得公式(10)成立,即矩陣不等式(10)可求解,則反饋增益可通過
得到;
(7)將公式(12)代入公式(8),得到控制器uk,此時,狀態方程(6)中xk兩個狀態分量,即期望信噪比d(k)和實際信噪比a(k)趨于相同,由此功率控制迭代方程(1)收斂,進而得到功率控制的迭代算法。
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