基于最優(yōu)功耗分配的分布式估計(jì)策略研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless SensorNetworks,WSNs）作為一門交叉學(xué)科，結(jié)合了傳感器技術(shù)、無線通信以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，近年來引起了廣泛關(guān)注，成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，也越來越廣泛地應(yīng)用到眾多軍事和非軍事領(lǐng)域，如定位跟蹤、遠(yuǎn)程遙控、軍事偵察等。但是由于傳感器自身的一些缺陷，比如能量、帶寬以及數(shù)據(jù)處理能力等，使得數(shù)據(jù)傳輸效率以及網(wǎng)絡(luò)生命周期等受到了限制。為了解決通信帶寬以及能量受限，提高信息收集的效率，數(shù)據(jù)融合（Data

2、 Fusion）技術(shù)起到了非常大的作用。
　　但是，把數(shù)據(jù)融合應(yīng)用到實(shí)際中，仍然存在很多挑戰(zhàn)：傳感器系統(tǒng)的功耗分配問題，信道信息的不確定性等，本文針對目前存在的這些問題展開研究，利用壓縮策略，使得系統(tǒng)能在降低傳輸量的同時(shí)達(dá)到集中式融合的估計(jì)性能；研究了在存在同步誤差情況下，系統(tǒng)的最優(yōu)功耗分配，以及信道估計(jì)誤差對系統(tǒng)性能的影響。具體的工作包括以下內(nèi)容：
　　1.針對傳感器之間量測噪聲相關(guān)的情況，我們提出了一種基于線性變換的分布

3、式融合算法。與傳統(tǒng)的噪聲之間互不相關(guān)的假設(shè)相比，相關(guān)噪聲的假設(shè)更符合實(shí)際情況。我們針對線性融合系統(tǒng)提出了一種基于傳感器節(jié)點(diǎn)量測值的線性變換的無損準(zhǔn)則，并給出了能夠達(dá)到集中式融合性能的必要條件。另外，我們也給出了當(dāng)量測矩陣為行滿秩和列滿秩時(shí)的最優(yōu)壓縮矩陣；
　　2.針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)能量受限這一特點(diǎn)，我們分別針對標(biāo)量信源和向量信源兩種情況，研究了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗分配策略。基于傳感器和融合中心存在同步誤差這一現(xiàn)象，我們提出了

4、對應(yīng)的功耗分配策略，并得到了最優(yōu)分配系數(shù)的閉式解。同時(shí)，我們也做了大量的仿真來驗(yàn)證該算法的性能，結(jié)果表明該算法優(yōu)于平均能量分配的算法；
　　3.現(xiàn)有的大部分關(guān)于數(shù)據(jù)融合的算法都是在基于信道狀態(tài)信息在融合中心處完全已知的假設(shè)下進(jìn)行研究的，但是在實(shí)際應(yīng)用中這一假設(shè)很難達(dá)到，估計(jì)過程就意味著信道狀態(tài)信息的不確定。針對這一現(xiàn)象，我們重點(diǎn)研究信道估計(jì)誤差對估計(jì)融合的影響，以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)之間的能量最優(yōu)分配，并對線性最小均方誤差（Lin