[發(fā)明專利]一種基于強化學(xué)習(xí)的異構(gòu)無線傳感器尋路方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111495257.5
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN113938978A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王登輝;趙軍輝;楊辰月;易玉萍;萬娜
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12;H04W4/46;G06N20/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 謝歡

本發(fā)明公開了一種基于強化學(xué)習(xí)的異構(gòu)無線傳感器尋路方法，涉及車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，以網(wǎng)格形式均勻劃分車聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，獲得虛擬網(wǎng)格，選取每個虛擬網(wǎng)格內(nèi)服務(wù)質(zhì)量最高的傳感器節(jié)點，以該傳感器節(jié)點作為對應(yīng)虛擬網(wǎng)格的簇頭，連接各個虛擬網(wǎng)格的簇頭，得到安全系數(shù)高、能耗較少的路徑。通過構(gòu)建一種基于車聯(lián)網(wǎng)感知層的信任評估模型進行信任度的評估，量化了節(jié)點傳輸信息的行為，并采用了自身上報和環(huán)境評估并重的方式進行信任評估，在信任評估完成后，依據(jù)反饋系統(tǒng)對節(jié)點的信任度進行實時更新，并通過路由協(xié)議，根據(jù)信任度與傳輸距離為節(jié)點傳遞信息選出安全系數(shù)高、能耗較少的路徑，從而實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)消息的安全傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于強化學(xué)習(xí)的異構(gòu)無線傳感器尋路方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著計算機技術(shù)、傳感技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用得到廣泛開發(fā)，如交通效率與管理、駕駛員行駛安全以及滿足駕駛?cè)撕统丝偷纳虡I(yè)娛樂等方面的應(yīng)用。為了保障上述應(yīng)用的實行，車聯(lián)網(wǎng)借助于各種傳感技術(shù)、無線通信等技術(shù)實現(xiàn)實時、高效、能耗低的安全數(shù)據(jù)傳輸，相比于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，車聯(lián)網(wǎng)中負責(zé)感知與通信的無線傳感器節(jié)點具有功能與通信場景多樣化等特點，但現(xiàn)有的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩Ｕ喜]有達到實際應(yīng)用的要求，其節(jié)點也存在受到攻擊的風(fēng)險，給異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)HWSN的安全防護帶來了新的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)手段中的信任度的計算或是偏重于考慮傳統(tǒng)同構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，僅設(shè)計與該場景相適應(yīng)的信任評估和聚合算法，又或是部分或局部忽略了對傳輸過程中能耗，QoS等的考慮，而不適用于車聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)環(huán)境。在車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為了確保節(jié)點的信任值的準確性，往往需要引入多個信任因子對節(jié)點進行全面評價，而評估中考慮的信任因子越多，給網(wǎng)絡(luò)中信譽中心與節(jié)點帶來的計算與存儲的負擔(dān)越大，現(xiàn)有路由協(xié)議中缺乏一種平衡考慮多方因素且適用于車聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)HWSN中的方案。

為了滿足現(xiàn)有的大規(guī)模、節(jié)點種類多樣的車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)以及車聯(lián)網(wǎng)對于數(shù)據(jù)安全性的要求，本申請?zhí)岢隽艘环N基于強化學(xué)習(xí)的異構(gòu)無線傳感器尋路方法，采用信任評估模型量化節(jié)點傳輸信息的行為，采用了自身上報和環(huán)境評估并重的方式進行信任評估，并通過路由協(xié)議，根據(jù)信任度與傳輸距離為節(jié)點傳遞信息選出安全系數(shù)高、能耗較少的路徑，從而實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)消息的安全傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于強化學(xué)習(xí)的異構(gòu)無線傳感器尋路方法，采用信任評估模型量化節(jié)點傳輸信息的行為，采用了自身上報和環(huán)境評估并重的方式進行信任評估，并通過路由協(xié)議，根據(jù)信任度與傳輸距離為節(jié)點傳遞信息選出安全系數(shù)高、能耗較少的路徑，從而實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)消息的安全傳輸。

本發(fā)明提供了一種基于強化學(xué)習(xí)的異構(gòu)無線傳感器尋路方法，包括以下步驟：

設(shè)置車聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；

以網(wǎng)格形式均勻劃分車聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，獲得若干個虛擬網(wǎng)格；

選取每個虛擬網(wǎng)格內(nèi)服務(wù)質(zhì)量最高的傳感器節(jié)點，以該傳感器節(jié)點作為對應(yīng)虛擬網(wǎng)格的簇頭；

采用兩層分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信任評估模型進行簇頭的信任度評估，得到簇頭的信任度；

基于信任度與傳輸距離最小化原則，為傳感器節(jié)點傳遞信息選取路徑，連接路徑上各個虛擬網(wǎng)格的簇頭。

進一步地，所述選取每個虛擬網(wǎng)格內(nèi)服務(wù)質(zhì)量最高的傳感器節(jié)點，以該傳感器節(jié)點作為對應(yīng)虛擬網(wǎng)格的簇頭，包括：

采用無模型的強化學(xué)習(xí)算法選取每個虛擬網(wǎng)格內(nèi)服務(wù)質(zhì)量最高的傳感器節(jié)點；

以選取出的傳感器節(jié)點作為對應(yīng)虛擬網(wǎng)格的簇頭。

進一步地，所述采用無模型的強化學(xué)習(xí)算法選取每個虛擬網(wǎng)格內(nèi)服務(wù)質(zhì)量最高的傳感器節(jié)點的步驟，包括：

選定傳感器節(jié)點作為強化學(xué)習(xí)算法的代理；