[发明专利]一种面向水资源监测的多移动节点感知调度方法及系统

权利要求书

1.一种面向水资源监测的多移动节点感知调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据广域水资源监测目标量的空间分布特点将广域水资源划分为N个子区域；所述监测目标量为所要采集的水资源参数；

将监测任务划分为T个时间段，每个移动监测节点在指定时间段内对指定子区域进行目标量检测；所述移动监测节点共S个，S小于N；N、S以及T均为大于1的整数；

确定T个时间段上所有可行的节点调度方案集合；所述节点调度方案指示每个移动监测节点在哪个时间段被分配到哪个子区域进行检测，每个时间段上被分配进行检测的移动监测节点的总数小于等于S；

根据每个子区域在各个时间段中的目标量的数值、所述可行的节点调度方案集合以及移动监测节点在各个时间段在对应子区域感知到目标量的概率确定每种节点调度方案对应的监测收益；所述监测收益指的是监测获得的总的目标量的数值；

根据每个移动监测节点从一个子区域切换到另一个子区域的代价，以及所述可行的节点调度方案集和确定每种节点调度方案对应的总代价；

将每种节点调度方案对应的监测收益减去对应的总代价得到每个节点调度方案的策略感知收益；

在每个节点调度方案的策略感知收益中考虑每个时间段中目标量数值的不确定性情况，确定所有可行的节点调度方案集和中策略感知收益值最大时的节点调度方案，将其作为所述广域水资源监测的多移动节点感知调度方案。

2.根据权利要求1所述的多移动节点感知调度方法，其特征在于，所述每个节点调度方案的策略感知收益，具体为：

其中，u(P,A)为节点调度方案的策略感知收益，P表示一个感知周期T内的节点调度方案，A表示节点调度方案P对应的切换策略，T为总时间段数，t表示第t个时间段，p_t为P的列向量，即第t个时间段的节点监控子域的部署方案，A_t为时间段t内的节点监控子域的切换策略，g_t(p_t)为节点调度方案p_t的实际监测收益，c_t(A_t)为节点执行切换策略A_t所要消耗的总代价；

矩阵P与区域切换策略A之间相关性由以下约束决定：

其中，α_n,j,t+1为节点在时间段t+1从子域n切换到了子域j，p_n,t为有节点在第t个时间段内被分配到第n个监测子域内进行检测，α_i,n,t为节点在时间段t从子域i切换到了子域n，N表示监控子区域的总数量；上述约束条件的可行集Ω(T)＝{(P,A)}。

3.根据权利要求2所述的多移动节点感知调度方法，其特征在于，所述在每个节点调度方案的策略感知收益中考虑每个时间段中目标量数值的不确定性情况，具体为：

在T个时间段内，广域范围内的监测目标量表示为矩阵R，其中每个元素r_n,t(n∈N,t∈T)表示第n个子区域内在第t个时间段中目标量的值；

考虑到子区域内目标监测量的动态性和测量误差，测量值r_n,t可能会随机波动，采用最坏情况模型描述目标监测量的统计，假定监测目标量测量值被限定在凸集合中，在同一个子区域内，每个时间段t中的测量值r_t可表示为其中，是监测量的正常估计值，Δ表示监测量的误差估计值，假设Δ的二范数上界为δ_t，则r_t的不确定集U_t(δ_t)为：

其中，δ_t越大，意味着r_t的波动越剧烈。