[发明专利]基于信息重要度和Q学习算法的水声网络路由选择方法

权利要求书

1.基于信息重要度和Q学习算法的水声网络路由选择方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在水声传感网络中，包含N_s个信源节点S_i(i＝1,2,…,N_s)、N_R个中继节点R_i’(i’＝1,2,3,…,N_R)和1个水面基站BS；信源节点S_i负责搜集声学数据，中继节点R_i’负责将信源节点搜集的声学数据信息，通过多跳方式传输至水面基站BS；设每个中继节点的初始能量均为E₀；

2)选择一个信源节点S_i开始进行多跳传输，信源节点S_i对搜集到的声学数据的信息重要度进行判定，根据信息重要度将数据分级，包括“一级、二级、三级、四级”四个信息重要度等级IL，分别表示为IL＝1，IL＝2，IL＝3，IL＝4；从一级到四级，代表数据的信息重要度越来越高；用IL_i表示信源S_i搜集到的数据的信息重要度等级；

3)在所有中继节点R_i’中选出满足节点剩余能量要求的中继节点组成集合Ω；

所述满足节点剩余能量要求，是指集合Ω中的任意中继节点的剩余能量应满足以下要求：

其中，表示中继节点R_i’的剩余能量，表示水声传感网络中所有中继节点的平均剩余能量；

4)连接信源节点S_i与水面基站BS，作出最小虚拟传输路径线段VTP_min，在集合Ω中选择满足节点位置要求的N_Ψ个中继节点组成子集Ψ，即

所述满足节点位置要求，是指子集Ψ中的中继节点的位置应满足以下要求：

其中，表示子集Ψ中的中继节点到最小虚拟传输路径线段VTP_min的距离，表示集合Ω中子集Ψ的补集中的中继节点到最小虚拟传输路径线段VTP_min的距离；

5)根据信源节点S_i搜集到的数据的信息重要度等级IL_i和子集Ψ中继节点的剩余能量确定中继节点的发送功率P_i；

6)建立中继节点集合Θ，该中继节点集合Θ中包括信源节点S_i、子集Ψ中的N_Ψ个中继节点水面基站BS，共计N_Ψ+2个节点；设置Q学习算法的学习效率为α，探索次数为explore，分别设置Q矩阵和奖励矩阵Reward，两个矩阵大小都为(N_Ψ+2)×(N_Ψ+2)，初始Q矩阵为(N_Ψ+2)×(N_Ψ+2)的零矩阵，Q矩阵不断更新，以记录每一步探索之后的成果并作为最终路由选择的依据；奖励矩阵Reward的设置由每一跳是否成功进行、每一跳对于整体的意义决定，是更新Q矩阵的重要依据；

7)更新Q矩阵，每次探索之后Q矩阵都会更新；

8)根据步骤7)中更新完成的Q矩阵，进行路由选择；

9)信息更新，i＝i+1，重复步骤2)～步骤8)，直到N_s个信源节点S_i全部完成水声数据传输为止。

2.如权利要求1所述基于信息重要度和Q学习算法的水声网络路由选择方法，其特征在于在步骤4)中，所述中继节点的数量N_Ψ满足：

其中，N_R为水声传感网络中所有中继节点的总数，N_d为水声传感网络中死亡中继节点的数量，符号表示向下取整。