[发明专利]一种基于非合作博弈的移动传感器覆盖增强方法

权利要求书

1.一种基于非合作博弈的移动传感器覆盖增强方法，其特征在于，包括如下步骤：首先定义传感器节点集和区域内所需覆盖的事件集，通过移动传感器节点在覆盖事件集的基础上扩大整个区域的覆盖度为优化目标；其次，建立移动传感器节点间的非合作博弈模型，构造博弈效用函数，传感器节点与邻居节点进行非合作博弈，选择各自利益最大化的位置进行移动，当传感器节点无法通过移动获得更高收益或能量耗尽时，退出博弈；最后，按照非合作博弈模型进行节点部署；

定义在区域Z内，存在m个事件监测点e，则事件集E＝{e₁,e₂,...,e_m}，e_i∈Z,i＝1,2,...,m，部署同构的移动传感器n个，记为S＝{s₁,s₂,...,s_n}，s_j∈Z,j＝1,2,...,n，移动传感器节点的感知半径为r_j，当前移动传感器节点的位置为P_j，移动传感器节点通信半径为r_c，r_c＝2r_j；

在监测区域内，对于移动传感器节点s_j对e_i的覆盖概率p(e_i,s_j)满足如下公式：

其中，d(e_i,s_j)表示移动传感器节点s_j与事件e_i的欧氏距离，r^s为移动传感器节点的自信圆半径，r^j为移动传感器的最大探测半径；λ为感知衰减因子；

当移动传感器节点之间的欧式距离小于传感器通信半径r_c时，那么他们互为对方的邻居节点，则移动传感器节点s_i的邻居节点集合表示为：

建立移动传感器节点间的非合作博弈模型包括如下步骤：

非合作博弈模型表示为其中博弈的参与者为监测区域内的移动传感器节点S＝{s₁,s₂,...,s_n}，s_j∈Z,j＝1,2,...,n，是移动传感器节点s_i的可选行动集合，为效用函数；记为移动传感器节点s_i选择的行动，则表示所有移动传感器节点选择行动的组合；在博弈中，移动传感器节点通过对局部网络信息的获取改变自身的决策行为，移动传感器节点可选择的位置为区域网格化后半径为r_c内的格点位置；

完成初始部署后，移动传感器节点通过改变位置来监测更多的事件，通过构造价值函数考察单个移动传感器节点的价值

其中，为移动传感器节点s_i采用行动后，感知事件e_k的概率；

同时，为了减少移动传感器节点间的重叠区域，避免部分区域移动传感器节点过于密集的情况，构造均衡性函数以提高部署的均衡性，所述均衡性函数如下式所示：

其中，表示s_i的邻居节点采取的行动，表示移动传感器节点s_i与s_j位置间的距离，表示移动传感器节点s_j的位置；

构造博弈的效用函数

非合作博弈阶段中，节点选择利益最大化的位置进行移动，并重新计算邻居节点集合。