[发明专利]一种基于随机谣传机制的分布式状态估计方法及相关装置

说明书

本申请公开了一种基于随机谣传机制的分布式状态估计方法及相关装置，其中，在该状态估计方法中，各传感器节点的控制器以及通信机制基于随机谣传机制和分布式卡尔曼滤波方法确定，仅利用自身对于系统的预估计值及其邻居节点的预估计值构建分布式估计，使得该方法具有分布式结构，因而具有较好的可扩展性和自组织性，能够提高计算效率；并且由于各传感器节点的通信机制基于随机谣传机制确定，避免了一些环境中的不可预测性，因此该方法具有较强的灵活性和适应性，实现了提高分布式状态估计方法对于拓扑变化的鲁棒性的目的。进一步的，同样由于各通信节点之间的通信机制基于随机谣传机制确定，使得该方法对于拓扑变化具有较强的鲁棒性。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种基于随机谣传机制的分布式状态估计方法及相关装置。

背景技术

近年来，随着传感器技术的快速发展，无线传感器网络(Wireless SensorNetworks，WSN)在各行业中得到了广泛的应用。无线传感器网络集成了微机电技术、传感器技术、无线通信技术和分布式信息处理技术，一直以来都是研究的热点。目标状态估计作为无线传感器网络的最典型的应用之一，在国防建设、环境监测、智能交通、医疗卫生和工业自动化等众多领域发挥着巨大的作用，特别是在生化危险环境的探测、特殊地域或特殊工作环境的监测以及军事侦察与跟踪等方面。

众所周知，多个传感器通过无线网络进行系统状态估计会比单个传感器估计更加准确。因此，基于多个传感器的分布式状态估计算法应用而生。分布式状态估计作为无线传感器网络领域一个具有代表性的问题，它是指网络中每个传感器对系统状态进行一个估计，最后所有的传感器关于系统的状态估计值能达到一致。

目前的无线传感器网络的分布式状态估计方法都是基于不变的无线传感器网络的拓扑结构，而在实际应用场景中，通常会不断有新的传感器加入并且由老的传感器损坏，网络拓扑图是不断变化的，因此目前的无线传感器网络的分布式估计方法难以满足实际应用场景的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于随机谣传机制的分布式状态估计方法及相关装置，以实现提高分布式状态估计方法对于拓扑变化的鲁棒性的目的，满足实际应用场景对于分布式状态估计方法的要求。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种基于随机谣传机制的分布式状态估计方法，应用于无线传感器网络，所述基于随机谣传机制的分布式状态估计方法包括：

获取传感器网络，所述传感器网络包括N个传感器节点，建立所述传感器节点的动力学模型，N＞1；

设置所述传感器节点之间的通信关系，以获取通信拓扑图；

获取分布式卡尔曼滤波方法性能优劣的评价标准；

根据所述评价标准，基于随机谣传机制和分布式卡尔曼滤波方法，确定所述传感器节点的控制器以及通信机制，以获取每个所述传感器节点输出的收敛的目标状态估计值，实现所期望的性能指标；

以最小估计误差为目标，以传感器节点的能源使用在预设范围内为约束，优化所述传感器网络的拓扑连接方式。

可选的，所述建立所述传感器节点的动力学模型包括：

利用第一预设公式，表示所述传感器节点的动力学方程；

所述第一预设公式包括：