能量采集受限的無線傳感器網絡協(xié)作信號檢測策略研究.pdf

1、傳感器網絡系統(tǒng)通過在監(jiān)控區(qū)域內布置大量的傳感器節(jié)點實現對于環(huán)境的監(jiān)控，其中，分布式檢測與協(xié)作信號處理是其主要應用之一。不同的傳感器節(jié)點通過采集環(huán)境數據，經處理后通過通信網絡發(fā)送至融合中心進行融合決策。由于充分利用了傳感器采集數據的冗余性，多傳感器系統(tǒng)能夠取得優(yōu)于單一傳感器系統(tǒng)的性能。然而，通常傳感器網絡節(jié)點通常僅配備能量有限的電池，而有限的能量供應成為了制約傳感器網絡系統(tǒng)總體性能的關鍵因素之一。隨著新能源技術與微電子技術的發(fā)展，能量采集

2、技術在傳感器網絡系統(tǒng)中得以應用。配備能量采集單元后，傳感器節(jié)點能夠從周圍環(huán)境中獲得能量來維持自身節(jié)點的工作。然而由于采集能量的隨機性，如何優(yōu)化調度采集的能量成為影響到能量采集傳感器系統(tǒng)性能的主要問題之一。
　　本文針對能量采集傳感器網絡系統(tǒng)中的分布式檢測問題，詳細分析了其信號檢測數學模型，系統(tǒng)性能評價指標以及傳感器節(jié)點的供能數學模型，提出了能量調度問題的優(yōu)化分析方法，并分別設計了有限時間段與無限時間段的能量調度策略。在有限時間段的

3、能量調度策略中，分別考慮了離線能量調度策略與在線能量調度策略。在離線調度策略中，采集能量達到過程被認為是已知的，此時的優(yōu)化能量調度策略可以形成為優(yōu)化問題并得到有效求解。
　　在在線調度策略中，優(yōu)化能量調度策略可以通過動態(tài)規(guī)劃求解Bellman方程得到有效求解。同時，本文提出了適應于在線策略的次優(yōu)化方法，能夠在取得接近于優(yōu)化在線策略性能的同時降低算法復雜性。在無限時間段的能量調度策略中，能量調度問題可以形成為Markov決策過程，通

4、過值迭代的方法，優(yōu)化能量調度策略可以求解。此外，應用于無限時間段的次優(yōu)化能量調度策略同樣被提出。
　　此外，傳感器網絡分布式檢測問題中的融合決策機制通常需要傳感器節(jié)點的性能參數。然而，實際部署在監(jiān)控區(qū)域內的低精度傳感器節(jié)點參數通常難以準確獲取或者容易受到環(huán)境的影響。針對該問題，本文提出了一種迭代的傳感器參數的估計策略。在不確定傳感器參數的情況下，通過使用優(yōu)化融合規(guī)則，傳感器網絡節(jié)點的性能參數可以通過有效的迭代估計策略進行估計。同時