[发明专利]一种基于Markov链的多事件探测方法

说明书

本发明涉及无线传感器网络技术领域，公开了一种基于Markov链的多事件探测方法，包括以下步骤：(1)获得无线传感器网络中的参数；(2)分别计算单事件连续发生和连续不发生的时隙持续长度的期望；确定每次更新过程的长度期望和每个更新过程中所消耗的能量；通过计算平均每次检测到一个事件消耗电量期望得到传感器的休眠周期；(3)根据步骤(2)得到的探测策略，计算出整个系统探测到的事件发生数量和在总时间内发生的次数；最后得出整个系统的探测效率，完成对系统探测效率的优化。本发明利用拉格朗日乘子法保证在无线传感器网络中有效的调度传感器以提高系统中多事件的探测能力，达到尽可能减少传感器和能量消耗的目的。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别是涉及一种基于Markov链的多事件探测方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN)是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。在当今世界，传感器技术和传感器网络被认为一项非常有前途的研究。为了保证整个网络的准确性，就要求WSN的节点的平稳运作。其中低功耗的无线传感模块研究具有非常重要的学习和研究价值，其功能的实现具有极其重要的理论和现实意义。

WSN主要用途就是用来探测事件，假设事件的发生概率服从马尔可夫链，由于事件发生的随机性，使用能量受限的传感器网络来检测事件将有很大的困难，因此我们应该考虑传感器的能量水平和动态事件。以往大多数的研究主要注重于单事件的检测问题，涉及到多传感器和多事件的情况很少。在本发明中，主要工作是在不可充电的传感器网络中检测多个感兴趣的事件点，目标是最大限度地提高事件检测率。由于地理环境的影响，各传感器的探测范围各不相同，一些感兴趣的点是在多个传感器的检测范围内，而另一些只由一个单一的传感器覆盖。因此，各种传感器应协调他们的工作，优化每一个兴趣点的能源比例，并最大限度地提高网络的效率。为了能够探测更多事件以及尽可能的节省能源，传感器一般会遵循一种调度方法，在激活状态与休眠状态之间互相转换。因此需要一种在传感器能量受限的情况下，基于Markov链的多事件探测的方法。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于Markov链的多事件探测方法，本发明方法考虑了无线传感器网络中基于Markov链的多事件探测问题，可以保证在无线传感器网络中有效的调度传感器以提高系统中多事件的探测能力，达到尽可能减少传感器和能量消耗的目的，完成无线传感器网络中的多事件探测。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。

一种基于Markov链的多事件探测方法，包括如下步骤：

(1)获得无线传感器网络中的系统参数，包括：传感器S_i电池容量B；事件I_j发生概率P_j；事件I_j从t时隙发生到t+1时隙继续发生概率a₁，从t时隙不发生到t+1时隙继续不发生概率a₂；令和分别表示在j个时隙内时当传感器事件I_k从发生到未发生和从未发生到发生的可能性；在时间T内，全部传感器对I_k所消耗的能量为

(2)依公式将a₁和a₂代入分别计算单事件连续发生的时隙持续长度的期望E[X₁]和连续不发生的时隙持续长度的期望E[X₂]；依公式确定每次更新过程的长度期望T_e；依公式确定每个T_e所消耗的能量依公式计算每次检测到一个事件消耗电量期望a_k；最后令得出传感器的休眠周期SI，其中表示T→∞时事件发生的稳态概率；

(3)根据步骤(2)得到探测策略，可以计算出整个系统探测到的I_k发生数量I_k在总时间T内发生的次数最后得出整个系统的探测效率最后，利用拉格朗日乘子法完成对系统探测效率U的优化。