[發明專利]一種基于非合作博弈的移動傳感器覆蓋增強方法

有效

• 申請號: 201911111846.1
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110868730B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 段超凡;馮徑;常昊天;張之正;顏超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種基于非合作博弈的移動傳感器覆蓋增強方法，其特征在于，包括如下步驟：首先定義傳感器節點集和區域內所需覆蓋的事件集，通過移動傳感器節點在覆蓋事件集的基礎上擴大整個區域的覆蓋度為優化目標；其次，建立移動傳感器節點間的非合作博弈模型，構造博弈效用函數，傳感器節點與鄰居節點進行非合作博弈，選擇各自利益最大化的位置進行移動，當傳感器節點無法通過移動獲得更高收益或能量耗盡時，退出博弈；最后，按照非合作博弈模型進行節點部署；

定義在區域Z內，存在m個事件監測點e，則事件集E＝{e₁,e₂,...,e_m}，e_i∈Z,i＝1,2,...,m，部署同構的移動傳感器n個，記為S＝{s₁,s₂,...,s_n}，s_j∈Z,j＝1,2,...,n，移動傳感器節點的感知半徑為r_j，當前移動傳感器節點的位置為P_j，移動傳感器節點通信半徑為r_c，r_c＝2r_j；

在監測區域內，對于移動傳感器節點s_j對e_i的覆蓋概率p(e_i,s_j)滿足如下公式：

其中，d(e_i,s_j)表示移動傳感器節點s_j與事件e_i的歐氏距離，r^s為移動傳感器節點的自信圓半徑，r^j為移動傳感器的最大探測半徑；λ為感知衰減因子；

當移動傳感器節點之間的歐式距離小于傳感器通信半徑r_c時，那么他們互為對方的鄰居節點，則移動傳感器節點s_i的鄰居節點集合表示為：

建立移動傳感器節點間的非合作博弈模型包括如下步驟：

非合作博弈模型表示為其中博弈的參與者為監測區域內的移動傳感器節點S＝{s₁,s₂,...,s_n}，s_j∈Z,j＝1,2,...,n，是移動傳感器節點s_i的可選行動集合，為效用函數；記為移動傳感器節點s_i選擇的行動，則表示所有移動傳感器節點選擇行動的組合；在博弈中，移動傳感器節點通過對局部網絡信息的獲取改變自身的決策行為，移動傳感器節點可選擇的位置為區域網格化后半徑為r_c內的格點位置；

完成初始部署后，移動傳感器節點通過改變位置來監測更多的事件，通過構造價值函數考察單個移動傳感器節點的價值

其中，為移動傳感器節點s_i采用行動后，感知事件e_k的概率；

同時，為了減少移動傳感器節點間的重疊區域，避免部分區域移動傳感器節點過于密集的情況，構造均衡性函數以提高部署的均衡性，所述均衡性函數如下式所示：

其中，表示s_i的鄰居節點采取的行動，表示移動傳感器節點s_i與s_j位置間的距離，表示移動傳感器節點s_j的位置；

構造博弈的效用函數

非合作博弈階段中，節點選擇利益最大化的位置進行移動，并重新計算鄰居節點集合。