[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010085183.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN111083733B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳輝;張春雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/02
• 分類號(hào): H04W28/02;H04W84/18
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征在于，所述方法包括：

1)、針對(duì)目標(biāo)通信網(wǎng)絡(luò)，獲取下一時(shí)刻目標(biāo)通信網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)簇的簇首節(jié)點(diǎn)；

2)、針對(duì)每一個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)，利用卡爾曼濾波預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)出所述簇首節(jié)點(diǎn)的待發(fā)送數(shù)據(jù)的隊(duì)列長(zhǎng)度；

3)、根據(jù)所述隊(duì)列長(zhǎng)度獲取所述簇首節(jié)點(diǎn)的擁塞狀態(tài)；并根據(jù)所述簇首的擁塞狀態(tài)，判斷是否需要為所述簇首節(jié)點(diǎn)確定協(xié)助節(jié)點(diǎn)；

4)、若是，在所述簇首節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)簇中獲取協(xié)助節(jié)點(diǎn)，根據(jù)所述簇首節(jié)點(diǎn)的擁塞程度確定所述協(xié)助節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，以使所述協(xié)助節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述工作狀態(tài)調(diào)節(jié)出力大小，其中，所述工作狀態(tài)包括：簇首節(jié)點(diǎn)的擁塞程度；

5)、若否，將下一時(shí)刻的下一時(shí)刻作為下次控制過程中的下一時(shí)刻，并返回執(zhí)行步驟1)，直至完成控制；

所述步驟2)，包括：

21)、根據(jù)上一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)值，利用公式，計(jì)算下一時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，即t_n時(shí)刻隊(duì)列長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)值，其中，

為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在下一時(shí)刻，即第t_n時(shí)刻的預(yù)測(cè)值；M_i為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，且T_i為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)的采樣周期，即下一時(shí)刻t_n與上一時(shí)刻t_n-1的時(shí)間差；為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在第t_n-1時(shí)刻的估計(jì)值；

22)、利用公式，P′(t_n)＝M_iP(t_n-1)M_i^T+Q，計(jì)算t_n時(shí)刻的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣，其中，

P′(t_n)為t_n時(shí)刻的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣；P(t_n-1)為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在第t_n-1時(shí)刻的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣；M_i^T為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣；Q為過程激勵(lì)噪聲協(xié)方差矩陣；

23)、根據(jù)t_n時(shí)刻的觀測(cè)值以及預(yù)測(cè)值，利用公式，計(jì)算t_n時(shí)刻的測(cè)量偏差，其中，

為t_n時(shí)刻的測(cè)量偏差；y_i(t_n)為t_n時(shí)刻的觀測(cè)值；為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在t_n時(shí)刻的預(yù)測(cè)值；

24)、利用公式，對(duì)t_n時(shí)刻的預(yù)測(cè)值進(jìn)行校正，將所述校正后的預(yù)測(cè)值作為t_n時(shí)刻的估計(jì)值，其中，

K(t_n)為t_n時(shí)刻的卡爾曼增益；H_i^T為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)觀測(cè)矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，且H_i＝[1,0]；R為觀測(cè)噪聲協(xié)方差矩陣；為校正后的t_n時(shí)刻的估計(jì)值；為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在t_n時(shí)刻的預(yù)測(cè)值；為t_n時(shí)刻的測(cè)量偏差；

25)、利用公式，P(t_n)＝(I-K(t_n))P′(t_n)，更新下一時(shí)刻的估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣，并將所述下一時(shí)刻作為下次預(yù)測(cè)過程的上一時(shí)刻，將下一時(shí)刻的下一時(shí)刻作為下一次預(yù)測(cè)過程中的下一時(shí)刻，返回執(zhí)行21)，其中，

P(t_n)為t_n時(shí)刻的估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣，且P(t₁)＝diag[σ²,σ²]，其中x_i(t_n)為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在t_n時(shí)刻的狀態(tài)；x_i(t_n)＝M_ix(t_n-1)+ω_i(t_n-1)，M_i為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，且T_i為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)的采樣周期；x(t_n-1)為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在t_n-1時(shí)刻的狀態(tài)；ω_i(t_n-1)為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在t_n-1時(shí)刻的預(yù)測(cè)高斯白噪聲，且μ_in-1為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在t_n-1時(shí)刻的差值高斯參數(shù)；ν_in-1為第i個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)在t_n-1時(shí)刻的比值高斯參數(shù)；I為單位矩陣。