[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

本發明公開了一種可充電無線傳感網絡的勢博弈拓撲方法，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；拓撲更新階段以找到節點們最優的策略集合。本發明綜合地考慮了節點度，節點與基站位置，網絡連通性，節點發射功率，節點剩余能量以及穩定系數，設計出一個節點進行勢博弈的效用函數。本發明加入了UAV充電模式，使得無線傳感器網絡得以延續。

技術領域

本發明涉及技術領域，具體涉及一種可充電無線傳感網絡的勢博弈拓?撲方法。

背景技術

對于無線傳感器網絡技術來說，就是在一個目標區域中布置大量能量有?限的傳感器節點，并通過這些傳感器節點之間無線通訊的方式，自發地連接?成為一個網絡。在這個網絡之中，每個傳感器可以進行多跳地無線通訊把相?關信息傳輸到各個傳感器。最后就是通過這形成的無線傳感器網絡來對目標?區域進行收集、分析相關的化學、物理信息，最終傳輸到終端，從而實現對?目標區域的實時監控和記錄。

雖然無線傳感器網絡技術發展了如此之廣，但是仍有很多并未完善的問?題。其中最大的問題在于：無線傳感器網絡采用的是只有小容量電池供電的?傳感器，并且這些傳感器被布置于難人工充電的地方。所以如何盡可能節省?傳感器能量，提高傳感器能量利用率，從而延長無線傳感器網絡的壽命，成?為了我們首要解決的問題。

勢博弈(Potential?game)隸屬于博弈論的完全信息情況下的靜態博弈，?其中完全信息靜態博弈又可以稱為納什均衡。而勢博弈作為運用最為廣泛的?博弈之一，被用于解決了大量問題。以往基于勢博弈展開研究對無線傳感器?網絡的算法包括：DEBA算法、DTCG算法、ATCG算法和BLTC算法，基于?勢博弈的算法都會包含節點發射功率，節點剩余能量，網絡連通性的指標。?其中對于節點度指標，主要是用于減輕節點工作量；而距基站的距離是為了?改善熱區問題的一個指標；而阿特金森指數作為穩定系數，是用于對收益量?少的節點進行補償。而大部分算法都是沒有加入充電模式的，所以這些算法?最終都會因節點能量得不到補充而死亡。而關于代價，大多數都是以效用函?數的代價函數為指標的，并未參與到節點博弈中去。

發明內容

本發明的目的是為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種包括能?進行勢博弈的效用函數和加入可充電優先級策略的可充電無線傳感網絡的勢?博弈拓撲方法。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：

一種可充電無線傳感網絡的勢博弈拓撲方法，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。

優選地，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。

優選地，所述對節點度的博弈包括：