一种基于随机游走的光电-雷达传感器网数据收集方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115988567A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211660753.6(22)申请日2022.12.23(71)申请人中国电子科技集团公司第五十四研究所地址050081河北省石家庄市中山西路589号第五十四所总体部(72)发明人付长军鲁振兴贾昊张红旗靳晓艳(74)专利代理机构河北东尚律师事务所13124专利代理师王文庆(51)Int.Cl.H04W28/06(2009.01)H04W4/38(2018.01)H04W40/02(2009.01)H04W40/32(2009.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种基于随机游走的光电-雷达传感器网数据收集方法(57)摘要本发明公开了一种基于随机游走的光电‑雷达传感器网数据收集方法，属于网络优化领域。本发明包括：设置一个负责收集数据的Sink节点，以及N个普通的传感器节点；生成移动收集器随机游走路径；对每条路径上的测量值进行更新与收集；收集器将收集到的观测值以及时域观测矩阵传输至Sink节点，Sink节点根据这些信息构造出全局的观测矩阵，恢复原始数据。本发明对每个节点感知数据单独进行压缩编码，并使用多移动收集器随机游走完成了节点之间的数据压缩编码和数据汇聚。CN115988567ACN115988567A权利要求书1/2页1.一种基于随机游走的光电‑雷达传感器网数据收集方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：设置一个负责收集数据的Sink节点，以及N个普通的传感器节点；步骤2：生成移动收集器随机游走路径；步骤3：对每条路径上的测量值进行更新与收集；步骤4：收集器将收集到的观测值以及时域观测矩阵传输至Sink节点，Sink节点根据这些信息构造出全局的观测矩阵，恢复原始数据。2.根据权利要求1所述的一种基于随机游走的光电‑雷达传感器网数据收集方法，其特征在于，步骤1中，假设传感器分布区域是一个边长为A*B的矩形狭长区域，Sink节点位于区域正中心位置；在目标区域内所有传感器负责检测目标数据，每个普通节点在每一轮数据数据收集过程中都会感知到一个读数xi，在一个数据收集周期内每个节点产生T个数据，表示为：xi＝[xi,1,xi,2,…,xN,T]'，其中，xi,j表示第i个节点在第j个时隙采集的数据，Sink节点需要收集所有节点数据，X∈RT×N为一个数据收集周期内N个节点采集到的数据，表示为如下形式：3.根据权利要求2所述的一种基于随机游走的光电‑雷达传感器网数据收集方法，其特征在于，步骤2的具体方式为：步骤201，假设无线传感网络共N个节点，确定路径条数Nr与每条路径上的节点数h；步骤202，在N个节点中随机选取Nr个节点作为每条路径的起点；步骤203，假设当前节点为k，根据下式确定下一跳节点，将其加入到当前路径中，直到路径上共有h个节点，完成路径生成：其中，i为当前节点k的邻居节点，TS(i)表示节点i被选择加入路径的归一化次数；Sd(i)表示用1减去节点i到Sink的归一化距离，节点i到Sink的距离越远则Sd(i)越小，反之则Sd(i)越大；α和β分别为TS(i)和Sd(i)的权重；步骤204，根据Nr条路径包含的节点，构造出路径矩阵矩阵一行表示一条路径，矩阵中一行上为1的点表示该节点包含于这条路径。4.根据权利要求3所述的一种基于随机游走的光电‑雷达传感器网数据收集方法，其特征在于，步骤3的具体方式为：对于第m条路径，定义数据收集器的数据包格式如下：其中，P{1}为路径m上包含的节点序号，不含重复节点，最多有h个，出发前已经记录在2CN115988567A权利要求书2/2页收集器中；P{2}为P{1}中每个节点为了对T个时隙数据进行压缩而使用的时域观测矩阵，需要在路径上不断地收集，并存储在P{2}中，在Sink进行数据恢复时需要用到；P{3}保存在当前路径上收集到的Nm个观测值，初始时全为0；收集器每次移动到路径上的一个节点i之后，开始数据包的更新过程，包括以下几个步骤：步骤301，采用基于节点通信模型和模拟退火算法的无人机轨迹规划算法来进行最短路径规划，缩短无人机收集数据的飞行距离，从而减小数据收集的时延；阶段一：利用模拟退火算法获取原始的移动轨迹S；阶段二：利用传感器节点通信模型进一步减少轨迹S的长度，得到最终的的轨迹S*，其中结合了移动收集器的飞行高度；步骤302，利用k＝Nr个移动数据收集器对每条路径从起点至终点的更新并收集Nm＝M/Nr个观测值，收集完成后传输至Sink节点；步骤303，各节点构造自己的观测矩阵Φi的构造采用贝努力观测矩阵，其中每一个元素均有概率q＝1/6取1，1‑2q＝2/3的概率取0，q＝1/6取‑1，表示为如下形式：节点的时间域压缩数据表示为：