[发明专利]一种统一最优判决的网络协同探测方法

说明书

本发明提供了一种统一最优判决的网络协同探测方法，选取需要优化的参数，相邻节点向本地节点发送上一时刻参数估计的最优值，本地节点整合所有相邻节点的最优参数，得到本地节点的临时参数最优值，本地节点应用交叉熵函数作为损失函数，对相邻节点针对损失函数进行梯度整合，把临时最优值优化到当前时刻的最优值，将当前时刻的参数最优值代入决策计算中，得出探测决策。本发明能够使得网络通过节点的本地信息交互达成相对统一的优化探测结果，节省了大量能耗，使得它尤其适用于水下环境。网络节点对于探测结果的判决就不再受到设定门限和整合信息先后抉择的制约。

技术领域

本发明涉及自组织无线传感器网络技术领域，尤其是是一种适用于水下分布式无线网络的探测方法，关注探测过程中相邻节点的信息融合。

背景技术

随着人类对海洋资源开发、海洋科学研究、海洋战略地位认识的不断深化，世界各国对海洋的关注前所未有。对某一重点海域进行有效防御和作战监视以应对水中入侵目标威胁，是海洋空间安全的核心任务，如何对水中目标进行有效可靠的探测一直是水声信息科学领域研究的焦点。

网络化、信息化和智能化已经渗透到经济发展、人民生活和国家安全的各个方面，具有网络化信息融合能力的水声传感器网络是对水中目标进行准确探测的理想途径之一，它可以通过信息融合的方式对接收信号进行联合处理获得增益，已完成高效精准的探测。

对于网络整体来说，多传感器、多特征信息的融合与应用是水声探测研究的重要发展方向。在水下进行信息融合的过程中，如何使整个网络用最少的能耗在最优判决上达成共识，是水下探测的难点问题，也是现有设备进一步发展水下功能的技术桎梏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种统一最优判决的网络协同探测方法。针对网络探测过程中优化决策精度受到信息整合和门限判决先后顺序的影响、达成决策共识时消耗能耗过大的问题，本发明为一种能在网络最优判决上达成相对一致的分布式网络探测方法。无线传感器网络系统对目标的探测包含了网络中每个节点对目标的探测和整体网络对目标的认知。通过对多种节点在探测过程中得到多维异构信息的融合，给出了网络整体而不是单一节点对探测参数的优化方法，并通过单一节点与相邻节点信息的交互，在给出传感器网络整体最优判决的同时，避免了因节点之间信息交互过多，进而使得能耗过大，对其水下应用造成制约。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下：

第一步：根据当前环境状况和网络状态选取做出探测决策需要优化的参数，选取能对决策优化起到最大作用的参数；

第二步：相邻节点向本地节点发送上一时刻参数估计的最优值；

网络中的每个节点都广播出上一时刻的本地参数估计得到的最优值，对于每个单个节点来说，均得到所有邻节点在上一时刻参数估计的最优值；

第三步：本地节点整合所有相邻节点的最优参数，得到本地节点的临时参数最优值；

其中，ψ_k，i-1为临时参数最优值，其中，k是本地节点，i-1是上一时刻，N_k是k节点的邻节点，是每个节点根据实时需求对来自各个相邻节点的数据分配合适权重，比如节点置信度，节点设备历史探测准确度等，权重之和为1，w是在第一步中选取的被优化参数；

第四步：本地节点应用交叉熵函数作为损失函数，对相邻节点针对损失函数进行梯度整合，把临时最优值优化到当前时刻的最优值；