[发明专利]面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法及系统

权利要求书

1.一种面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法，其特征在于，包括下述步骤：

构建基于无线传感器网络的联盟博弈模型，将夏普利值作为联盟收益分配的解，根据数据传输距离或夏普利值的大小确定中继节点；

所述构建基于无线传感器网络的联盟博弈模型的具体步骤为：

所述夏普利值的具体计算公式如下：

其中，表示联盟博弈的夏普利值，n表示联盟博弈总人数，k＝|S|为联盟S的规模，即S包含的博弈方数量，v(S)-v(S\{i})代表博弈方i参与或不参与联盟对联盟S特征函数值的影响，反映博弈方i对联盟S的贡献，表示博弈方i以随机方式结盟时参与联盟S的概率；

定义联盟博弈的收益函数，收益函数表示联盟S的收益等于总收益减去其他联盟的收益，具体表示为：

其中，j表示不等于联盟S的其他联盟；

将传感器所有的备选中继节点建立联盟博弈B(N，v)，N表示联盟中的所有成员，v表示联盟的特征函数，联盟s的特征函数具体表示为：

v(S)＝num-(α*e_i+β*(1-d_i)+γ*s_i)

其中，α、β、γ代表各个参数的均衡系数，α＞0，β＞0，γ＜0；

定义能量参数e_i，具体表示为：

其中，E_i表示备选中继节点的传感器的剩余能量，E_ini表示备选中继节点初始能量，能量参数e_i的值越大，表示传感器被选为中继节点的概率越大；

定义距离参数d_i，具体表示为：

其中，D_i表示传感器到作为备选中继节点的传感器的距离的平方，∑D_i表示所有D_i的和，距离参数的值越小，表示传感器的能量消耗越少；

定义状态参数s_i，具体表示为：

其中，i表示传感器，Relay表示中继节点，当传感器i作为中继节点时，状态参数加3；传感器i不作为中继节点时，状态参数减1，状态参数的值越高，传感器被选为中继节点的概率越小；

将无人机作为无线传感器网络中的汇聚节点收集数据，确定无人机的飞行路径和飞行方向；

将收集到的数据进行数据融合，将收集到的数据中重复的部分剔除。

2.根据权利要求1所述的面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法，其特征在于，所述根据数据传输距离或夏普利值的大小确定中继节点，具体步骤为：

若存在传感器节点与无人机的直线距离大于d₀且传感器节点与其他传感器的距离小于d₀，采用多跳的方式，选择在无人机飞行半径d₀内的传感器作为中继节点，与无人机的直线距离大于d₀的节点将自身收集到的数据发送给中继节点，再由中继节点将数据转发给无人机；

处于无人机半径d₀外的传感器选择中继节点：若在无人机飞行半径d₀内的传感器的个数小于等于2个时，选择距离最近的传感器作为中继节点，若在无人机飞行半径d₀内的传感器的个数大于等于3个时，将可选择的传感器节点组成一个联盟，计算各个节点的夏普利值，选择夏普利值最大的传感器为中继节点。

3.根据权利要求1所述的面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法，其特征在于，所述确定无人机的飞行路径，具体步骤为：

根据传感器之间的距离进行分簇，并计算每个簇的近优点；

采用贪心算法计算无人机向簇飞行时的顺序；

无人机簇外飞行：无人机从起点飞行或者收集完一个簇的数据后，向下一簇飞行，此时无人机未进入下一个簇内，无人机向下一簇的近优点直线飞行；

无人机簇内飞行：无人机与下一簇内任意节点的距离小于阈值时，判定为无人机到达下一个簇，无人停止直线飞行。