[发明专利]基于可充电无线传感器网络的贝叶斯博弈路由设计方法

权利要求书

1.基于可充电无线传感器网络的贝叶斯博弈路由设计方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、设定无线传感器网络的运行规则，所述运行规则包括：无线传感器网络的运行周期，无线传感器网络的等级划分，无线传感器网络中的节点状态，以及无线传感器网络竞选簇头的规则；

S2、贝叶斯博弈中效用函数AO的设计；所述效用函数AO，是一个有关于无线传感器网络中节点综合信息的效用函数，也是针对选择簇头需要考虑到的节点因素的效用函数，无线传感器网络分簇算法中，节点所剩能量、节点所处在无线传感器网络中的位置以及节点可充电情况，都是节点在竞选簇头时需要设计融入到效用函数的因素；根据以下三个不同因素来建立节点i的效用函数AO_i：

S21、节点剩余能量：

节点的剩余能量对比满电的能量，剩余能量越高，竞选簇头的机会越大，即可建立

S22、节点在网络中所处的位置：

节点以传输半径为单位，将自己与基站的距离化为图示段位，即传输数据到达基站的最短跳数，即可建立均值为0.5、标准差为0.5的正态概率密度函数：normpdf(x,0.5,0.5)；

节点的充电因素：

S23、节点的充电因素：

节点越靠近基站，能够被充电的可能性越大，即可建立为：其中stratum是节点的跳数，而MAXstratum是指网络中点大的跳数；

根据以上三个参考因素所设计的节点i的效用函数AO_i的表达式如式子(3-1)所示：

其中normpdf(x,0.5,0.5)、均是[0,1]的范围内，而w1,w2,w3分别是三个参数因素根据重要性的占比，即

w1+w2+w3＝1 (3-2)；

S3、基于贝叶斯静态博弈的路由算法设计BSG，将N个节点的贝叶斯静态博弈转化为标准形式，挑选簇头所考虑的因素涉及到能量、位置以及充电状况，融入了这三个参数设计效用函数AO；将N个节点的贝叶斯静态博弈转化为标准形式，具体为：

S31、节点i的行动空间为AI_i，且AI_i∈[0,∞)；

S32、节点i的类型空间为AO_i，由于节点间的自身能力值BO是相互独立的，节点i相信AO_j服从[0,1]区间上的均匀分布，即AO_i∈[0,1]；

S33、节点i的收益函数为式(3-15)：

S4、可充电无线传感器网络设计；

S5、基于贝叶斯动态博弈的路由算法设计BDG，将静态博弈转化为动态博弈，在竞选簇头前，簇头要先做出是否作为下一轮簇头的判断，博弈有了时间先后，即这个博弈转化为了动态贝叶斯博弈；建立动态贝叶斯博弈模型BDG，是基于BSG模型的改进，具体步骤如下：

S51、减少节点向簇头发送AI所消耗的能量：

在静态贝叶斯博弈的设计中，考虑多因素影响情况下的无线传感器网络竞选簇头，节点在博弈中所选择的策略是贝叶斯纳什均衡，对比BGCRM算法，静态贝叶斯博弈模型会多一个消耗能量的过程，即每个节点在竞选簇头的时候都会将自己对于竞争的判断AI发送给簇头，让簇头挑选最优簇头；

S52、结合UAV充电路径减少UAV消耗能量，从侧面尽可能的减少无线传感器网络消耗能量：

考虑到UAV携带的充电设备每一轮充电的能量是固定的，如果簇头还可以作为下一轮簇头完成数据传输的任务，就不需要竞选簇头而消耗能量；如果簇头的能量不足以支撑在下一轮完成数据传输的任务，那么放弃竞争簇头，下一轮通过充电设备一次充大量能量。