[發明專利]一種可充電無線傳感網絡的勢博弈拓撲方法

有效

• 申請號: 202011103155.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112512001B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 劉貴云;林宇寧;鐘曉靜;李致富;李君強;彭智敏
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W40/10;H04W40/20;H04W40/24;G06F18/23213
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷芬芬;黃磊

1.一種可充電無線傳感網絡的勢博弈拓撲方法，其特征在于，包括：

節點信息收集階段：節點以最大發射功率廣播來收集相關信息，所述相關信息包括鄰居及其信息、節點間最小可通信發射功率、節點度、網絡拓撲圖；

博弈階段：節點按照ID順序依次進行三方面的博弈，分別是對節點度的博弈、效用函數大小的博弈、節點充電優先級的博弈；

拓撲更新階段：每當節點充完電再一次進行博弈階段，以找到節點們最優的策略集合；

所述節點信息收集階段包括：

每個節點i以最大發射功率p_max廣播自身信息，所述自身信息包括節點ID、剩余能量、距基站距離Di；

收到信息的節點j通過自由空間模型計算可通信最小發射功率p_ij，并以p_ij發射ACK信息；

節點i收到ACK信息后，計算鄰居集和節點度，并對p_ij進行排序，形成策略集合

策略的節點作為當前節點發射功率廣播；

所述對節點度的博弈包括：

S311，對策略集合S_i中對應的節點度進行博弈，以DLSS算法進行判斷，判斷節點度是否在[d_min,d_max]之中；若是，則執行S313；若否，則執行S312；

S312，找到當前功率所能到達的最遠節點j，尋找其中是否存在距離更近一步且可達節點j的鄰居節點；若存在，則執行S313；若不存在，則執行S314；

S313，選擇當前發射功率，并通知節點j進行博弈時，采用大于p_ij的策略進行博弈，以確保網絡連通性；

S314，不進行博弈；

所述效用函數大小的博弈包括：

當節點發射功率降低，效用函數增大時，則降低節點發射功率，否則不變，其中效用函數為：

其中，期望收益函數：

代價函數：

權重因子α、β和μ皆為正數；

由于當網絡連通時，必然會有：

2.根據權利要求1所述的可充電無線傳感網絡的勢博弈拓撲方法，其特征在于，所述節點充電優先級的博弈包括：對是否進行充電博弈和充電優先級的博弈；其中，對是否進行充電博弈包括：

當節點發射功率在B階段發生改變時，且節點剩余能量在m以上時，不被允許充電，充電優先級下降，即充電優先級為-1；

當節點發射功率在B階段沒有改變時，節點剩余能量在m以上，且充電無人機在節點充電范圍內，采取充電，充電優先級不變，即充電優先級為0；

當節點剩余能量在m以下，且充電無人機不在充電范圍內，采取提高充電優先級，充電優先級提升，即充電優先級為1。

3.根據權利要求2所述的可充電無線傳感網絡的勢博弈拓撲方法，其特征在于，所述充電優先級的博弈包括：

當無線傳感器網絡中只有正常聚類時，UAV運行過程將以原始路徑運行；而原始路線由K-中心點聚類算法計算出聚類中心點位置，并以飛行最短距離進行路徑規劃；

當無線傳感器網絡中存在沉默聚類時，UAV將會跳過該聚類，其他聚類依然以飛行最短距離進行路徑規劃；

當無線傳感器網絡中只有存在一個活躍聚類時，UAV會提前以該聚類作為目標進行充電之后再以飛行最短距離進行路徑規劃；

當無線傳感器網絡中存在有兩個或大于兩個活躍聚類時，無線傳感器網絡會停止博弈，直到無線傳感器網絡中沒有活躍聚類。

4.根據權利要求1所述的可充電無線傳感網絡的勢博弈拓撲方法，其特征在于，所述拓撲更新階段包括：

節點以T的時間進行廣播傳遞信息，節點充完電就應立刻再次進入博弈階段。