[发明专利]WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置

说明书

本发明提供一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置，方法包括：采集WSANs所控制的平台的状态信息，以供控制器根据状态信息和WSANs的通信时延生成控制策略，WSANs中的执行器根据控制策略控制平台，并建立多条传输路径；获取状态信息和控制策略之间的关联关系，并获取以任一条传输路径进行传输的过程中WSANs的功耗，根据WSANs的功耗构建目标函数；根据关联关系和目标函数，获取WSANs的最优控制策略，并计算在最优控制策略下以各条传输路径进行传输的过程中WSANs的功耗，将状态信息和最优控制策略按最小功耗对应的传输路径进行传输。本发明提高了WSANs的稳定性，延长了WSANs的寿命。

技术领域

本发明属于网络控制技术领域，尤其涉及一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置。

背景技术

无线传感器执行器网络(Wireless Sensor and Actuator Networks，WSANs)是一种网络控制技术，可以有效提高控制系统的稳定性，降低网络功耗，延长网络寿命。

WSANs由空间分布的传感器、执行器和控制器组成，通过共享网络传输构成实时闭环反馈控制。传感器采集被控平台信息，通过共享的传感器网络将被控平台信息传输到控制器，以供控制器根据被控平台信息计算控制策略，促使控制平台达到理想的状态。WSANs的拓扑结构灵活，容易扩展，但是传感器节点一般都是采用电池供电，能量有限，部分节点死亡将导致传感器网络连通性降低，使得系统不稳定。同时，受限于网络带宽，数据传输的过程中不可避免地产生网络时延、丢包等问题，导致通信不可靠。

目前，WSANs仍然是控制和通信领域的研究热点。在现有的方法中，大多数方法虽然在控制策略的设计中体现了控制器对平台通信的优势，对通信带来的限制因素，如时延丢包等，也考虑入内，但是仅考虑通信时延对控制策略的影响，导致使用生成的控制策略对平台进行控制时，系统的稳定性和可靠性难以保证。

发明内容

为克服上述现有的WSANs控制策略和功耗联合优化方法造成系统的稳定性和可靠性较低的问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法，包括：

基于WSANs中的传感器采集所述WSANs所控制的平台的状态信息，以供所述WSANs中的控制器根据所述状态信息和所述WSANs的通信时延生成控制策略，所述WSANs中的执行器根据所述控制策略控制所述平台，并以采集所述状态信息的传感器为起点建立多条传输路径；其中，每条所述传输路径包括所述状态信息传输到所述控制器的路径和所述控制策略传输到所述执行器的路径；

获取所述状态信息和所述控制策略之间的关联关系，并获取以任一条所述传输路径进行传输的过程中所述WSANs的功耗，根据所述WSANs的功耗构建目标函数；

根据所述关联关系和所述目标函数，获取所述WSANs的最优控制策略，并计算在所述最优控制策略下以各条所述传输路径进行传输的过程中所述WSANs的功耗，将所述状态信息和所述最优控制策略按最小所述功耗对应的传输路径进行传输。

根据本发明实施例第二方面提供一种WSANs控制策略和功耗联合优化装置，包括：

采集模块，用于基于WSANs中的传感器采集所述WSANs所控制的平台的状态信息，以供所述WSANs中的控制器根据所述状态信息生成控制策略，所述WSANs中的执行器根据所述控制策略控制所述平台，并以采集所述状态信息的传感器为起点建立多条传输路径；其中，每条所述传输路径包括所述状态信息传输到所述控制器的路径和所述控制策略传输到所述执行器的路径；

构建模块，用于获取所述状态信息和所述控制策略之间的关联关系，并获取以任一条所述传输路径进行传输的过程中所述WSANs的功耗，根据所述WSANs的功耗构建目标函数；