[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

说明书

本发明公开了一种面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法及系统，该方法包括下述步骤：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，根据夏普利值的大小确定中继节点；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；无人机将收集到的数据进行初步数据融合，将收集到的数据中重复的部分剔除。本发明采用无人机作为无线传感网络中移动的汇聚节点，根据夏普利值选择合适的传感器数据传递路径，从而使传感器的能量消耗更加均匀、更加合理，更高效地利用各个传感器节点，提高无线传感网的生命周期和工作效率，并且采用数据融合降低无人机数据的存储量，增加无人机的工作时长。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络通信技术领域，具体涉及一种面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是发展迅速的新一代综合技术，现有无线传感器网络中的传感器通常是以电池作为能量来源，目前的电池容量有限，且随着传感器部署位置偏僻或者任务特殊难以进行充电或者更换电池，不足以保证传感器的长时间大功率使用，一旦电池能量耗尽，无法再收集数据；另外，在无线传感网传递数据的过程中，各个传感器由于位置的差异，在数据传递过程中发挥的作用不同，由此带来能量消耗的不均匀，使有的节点能量过早耗尽，影响无线传感网络发挥作用；

另一方面，传感器的数据传递半径因通讯模块和电源模块的限制，无法进行远距离的数据传递，只能在有限的距离内传递，现有技术中采用基站传递模式下的数据传递，在传递过程中不改变中继节点，导致中继节点能量消耗过快而缩短无线传感网络的生命周期；并且可能因为部署位置偏僻或者任务特殊，需要部署多个固定的基站，成本较高，固定的基站无法均衡传感器之间的能量消耗，远离基站的传感器单位数据传递消耗的能量比接近基站的传感器消耗多，从而无线传感网络的生命周期过快结束。因此，在整个无线传感网络中，想要节省传感器的能量消耗，选择合适的传递路径与传递距离就有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法及系统，本发明采用无人机作为无线传感网络中移动的汇聚节点，在传感器节点之间进行联盟博弈，设置与传感器剩余能量等相关的参数来计算夏普利值，根据夏普利值选择合适的传感器数据传递路径，从而使传感器的能量消耗更加均匀、更加合理，更高效地利用各个传感器节点，提高无线传感网的生命周期和工作效率，并且采用数据融合降低无人机数据的存储量，增加无人机的工作时长。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种面向无线传感器网络的数据融合联盟博弈方法，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；

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。

作为优选的技术方案，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；