[發明專利]一種穩定的高精度網絡協同探測方法

有效

• 申請號: 202010092666.X
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111314873B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王海燕;孫旋迪;申曉紅;花飛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W16/18;H04B13/02
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明提供了一種穩定的高精度網絡協同探測方法，針對不同網絡，根據網絡以及探測時外部環境的不同，選取通過優化最能準確做出決策的參數，根據節點分布的遠近、所處環境、以及設備差異不同參數，對網絡節點進行分簇，在每一簇內單獨選取初始條件及探測模型，用ATC或者CTA的多任務擴散策略完成參數估計，用估計到的參數做出探測判決，得出最終的判決結果。本發明使得在同一個探測任務中，可以選取使用多個初始條件和探測模型進行探測，改進了以往單一初始條件和探測模型由于與環境不適配造成的探測精度差，不穩定的弊端，由于使用了多個初始條件和探測模型，能夠更好地適應水聲環境的變化，具有更強的魯棒性。

技術領域

本發明涉及自組織無線傳感器網絡技術領域，尤其是一種適用于水下分布式無線網絡的探測方法，通過優化初始條件的設置和探測模型的選擇，以提高探測的精度及其穩定性。

背景技術

隨著人類對海洋資源開發、海洋科學研究、海洋戰略地位認識的不斷深化，世界各國對海洋的關注前所未有。對某一重點海域進行有效防御和作戰監視以應對水中入侵目標威脅，是海洋空間安全的核心任務，如何對水中目標進行有效可靠的探測一直是水聲信息科學領域研究的焦點。海洋是生命的搖籃，也是人類賴以生存的基礎。水聲網絡不僅能夠通過海洋開發，災害預警等對國家的經濟發展做出貢獻，也能夠用于軍事情報的監聽收集，港口、近岸的探測以及水下偵察與作戰群體的管理、指揮、調度等等，是國家戰略安全的重要保障。海洋時代的到來，使得以水聲通信和網絡技術為基礎的水下信息網絡技術得到了快速發展。

水聲網絡作為一種典型的長時延無線傳感器網絡，相比于現代陸地網絡來說還很落后。目前，在水聲網絡中進行探測得到了越來越多的關注，并且已經取得了很多研究進展，主要集中在針對通信信道中量化誤差的目標協同探測，如傳感器節點能量有限的目標協同跟蹤，量化觀測下節點選擇策略等等。在對目標進行探測的過程中，初始條件的設置，模型的選擇往往對精度有很大影響。如何減少由于這些條件的選取而對探測結果的穩定性造成影響是急需要解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種穩定的高精度網絡協同探測方法。針對網絡探測過程中單一初始條件設置和模型的不恰當選取可能給探測精度及穩定性帶來負面影響的問題，提出一種穩定的高精度網絡協同探測方法。本發明旨在解決初始條件設置的不合理和模型的不恰當選取所造成探測穩定性變差的問題，同時使得探測方法能夠適應環境的變化，減少因為初始條件設置和模型不匹配給探測任務帶來的精度降低、波動變大等問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的詳細步驟如下：

第一步：參數選擇；

在不同環境下，針對不同網絡，根據網絡以及探測時外部環境的不同，選取通過優化最能準確做出決策的參數；

第二步：分簇；

根據節點分布的遠近、所處環境、以及設備差異不同參數，對網絡節點進行分簇；

第三步：簇內單獨選擇初始條件及探測模型；

在第一步的基礎上，根據探測需求，環境制約等條件，在每一簇內單獨選取初始條件及探測模型，以備參數估計；

第四步：用ATC(Adapt then combine)或者CTA(Combine then adapt)的多任務擴散策略完成參數估計；

在優化過程中不做預先假設認定參數的最優值是相同的，將不同的簇看作不同的的任務區間，假設優化的是不同參數；由于不同的簇所處環境和分布拓撲的不同，在不同簇內選取不同的初始條件和探測模型，然后運行CTA或ATC多任務模型，每個節點做出的探測判決都更少的制約于所處環境的不同；

第五步：用估計到的參數做出探測判決；

把第四步求得的當前時刻最優參數值代入探測判決結果計算中，對探測結果做出決策，得出最終的判決結果。