[发明专利]一种远程状态估计的事件驱动的传感器数据传输方法

说明书

本发明公开了一种远程状态估计的事件驱动的传感器数据传输策略，通过事件驱动侦测器确定传感器的测量信息是否发送至远程状态估计器。本发明可通过减少传感器发送测量信息的频率来降低无线信道的使用率并且不明显降低卡尔曼滤波的估计性能，同时延长传感器电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种远程状态估计的事件驱动的传感器数据传输策略，属于通信信息处理领域。

背景技术

在过去的十年中，无线传感器网络技术飞速发展。在工业过程，智能建筑，医疗保健和战场监测等领域都得到了广泛的应用。在这些应用过程中，无线传感器网络中的传感器和估计器通过无线网络进行通信。和传统的有线传感器相比，无线传感器的电池容量通常是有限的，而替换电量耗尽的电池通常代价高昂，甚至不可能实现。与此同时，无线信道的容量可能会随着外部环境的变化而变化，而时变的信道容量则可能会影响一个动态系统的整体性能。当然，可以选择让传感器不传输数据，然而这样的话那些依赖原始传感器测量数据的底层参数的估计误差，可能会增大到难以接受的程度。因此事件驱动的传输方案为很好地平衡无线信道的传输速率和估计误差提供了可行的解决方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种远程状态估计的事件驱动的传感器数据传输策略，以此很好的平衡估计误差和传输速率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种远程状态估计的事件驱动的传感器数据传输策略，通过事件驱动侦测器确定传感器的测量信息是否发送至远程状态估计器，具体为：

建立离散随机系统，即

x_k+1＝Ax_k+w_k

y_k＝Cx_k+v_k

式中，k是离散时间指标，x_k+1是k+1时刻离散随机系统的状态变量，x_k是k时刻离散随机系统的状态变量，y_k是k时刻传感器的测量信息，A、C分别是离散随机系统的转移矩阵、输出矩阵，w_k为k时刻离散随机系统的过程噪声、v_k为k时刻传感器的测量噪声；

设定事件驱动的触发机制为：

式中，γ_k为k时刻事件驱动侦测器的决策变量，是k时刻远程状态估计器的状态估计变量，M为事件驱动触发机制的阈值，且M根据离线计算得到，Q、λ分别为设定的误差权值、传输权值；R为v_k的协方差，R＞0；

若γ_k＝0，则事件驱动侦测器禁止传感器的测量信息发送给远程状态估计器，同时事件驱动侦测器运行递归计算远程状态估计器运行递归计算其中，是k+1时刻远程状态估计器的状态估计变量；

若γ_k＝1，则事件驱动侦测器允许传感器的测量信息发送给远程状态估计器，远程状态估计器运行递归且远程状态估计器通过闭环回路反馈至事件驱动侦测器；其中，K_k＝AP_k^-C^T(CP_k^-C^T+R)^-1，P_k^-＝AP_k-1A^T+Q_w，P_k＝(I-K_kC)P_k^-，I是单位矩阵，Q_w是w_k的协方差，Q_w≥0。