[发明专利]无线传感器网络决策控制优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息技术领域，特别涉及一种利用传感器节点对无线传感器网络的决策进行控制的方法。

背景技术

决策控制技术在军事、环境监测、工业控制、智能家居、城市交通和现代化农业等方面都有重要的研究意义和实用价值。

在无线传感器网络中，现有决策控制方法是：空气主机，水泵，冷却泵，风机等多项设备都对应设置有传感器，各个传感器实时感知对应设备的工作状态，根据所有传感器的感知数据研究无线传感器网络设备的动态特性，进而通过传感器对无线传感器网络设备进行控制。

然而，一方面，由于传感器被部署在危险或者恶劣的环境中，因此各个传感器的感知数据不能达到统一精准度要求，另一方面，由于传感器的处理能力、通信带宽等资源十分有限，因此传感器的能量无法得到补充，传感器能量的下降会导致感知数据的偏差。以上两方面降低了通过所有传感器的感知数据对无线传感器网络设备进行控制的精确度。

另外，利用所有传感器的感知数据来控制无线传感器网络设备会增加网络的能量消耗，加大网络信道阻塞的风险，从而降低网络可靠性，并且这种控制策略的数据融合精度低下。

因此，有必要提供一种改进的无线传感器网络决策控制方法来克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的无线传感器网络决策控制方法，能克服现有无线传感器网络决策控制方法存在的控制精确度不高以及网络能量消耗高、网络信道阻塞风险大、网络可靠性低、数据融合精度低的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无线传感器网络决策控制优化方法，包括如下步骤：

(1)将不同的传感器分别放置在不同的位置，获取不同位置上各传感器的采集数据；

(2)建立基准粒矩阵，基准粒矩阵A为主对角线元素为1，其余元素为0的矩阵，其中行数等于传感器位置的个数，列数等于传感器的个数；

(3)计算基准粒矩阵的粒规则存在度；

(4)建立各个传感器的粒矩阵：其中每个传感器的粒矩阵的行表示对应传感器的采集数据类型，列表示对应传感器的位置，元素X_ij表示对应传感器在位置x_j上的采集数据对于采集数据类型i的有效性，有效时值为1，无效时值为0；

(5)计算各个传感器的粒矩阵的粒规则存在度；

(6)当存在规则度等于基准粒矩阵的粒规则存在度的传感器粒矩阵时，最小传感器约简为规则度等于基准粒矩阵的粒规则存在度的传感器；

(7)当不存在规则度等于基准粒矩阵的粒规则存在度的传感器粒矩阵时，将粒规则存在度最小的传感器粒矩阵分别与其它传感器粒矩阵进行相与运算，得到多个相与运算矩阵；

(8)计算每个相与运算矩阵的粒规则存在度；

(9)当存在规则度等于基准粒矩阵的粒规则存在度的相与运算矩阵时，最小传感器约简为规则度等于基准粒矩阵的粒规则存在度的相与运算矩阵对应的相与传感器；

(10)当不存在规则度等于基准粒矩阵的粒规则存在度的相与运算矩阵时，将粒规则存在度最小的相与运算矩阵分别与其它传感器的粒矩阵进行相与运算，得到多个相与运算矩阵，然后计算每个相与运算矩阵的粒规则存在度，直到存在规则度等于基准粒矩阵的粒规则存在度的相与运算矩阵；

(11)根据最小传感器约简对应的传感器的感知数据发出决策控制信号以控制对应的无线传感器网络设备，

其中，矩阵的粒规则存在度的计算公示为：表示矩阵，GE(X)表示矩阵X的粒规则存在度，U表示所有传感器在所有位置上的采集数据个数，i的值等于矩阵X的行数，X_k表示矩阵X第k行中值为1的元素的个数。

与现有技术相比，本发明无线传感器网络决策控制优化方法的优点是：

1)本方法首先对所有传感器进行最小传感器约简(步骤(6)和(9))，这种约简选择出的传感器的感知数据精准度高，能量不会下降，能避免现有方法中所有传感器的感知数据达不到统一精准度要求以及单个传感器能量下降会导致的感知数据偏差问题，因此本方法通过最小传感器约简对应的传感器对无线传感器网络设备的控制更为精准；

2)本方法控制无线传感器网络设备通过最小传感器约简对应的传感器的感知数据来实现(步骤(11))，而不是通过所有传感器的感知数据实现，因此减小了网络的能量消耗和网络信道阻塞的风险，提高了网络可靠性，改善了控制策略的数据融合精度，并且采集数据分析时间短，控制效率高，这会进一步提高无线传感器网络运行的效率，克服和缓解无线传感器网络设备的频繁启停问题。