[发明专利]信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法及系统

权利要求书

1.一种信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建包含一个根服务器CS和M个簇头CH的网络模型，所述簇头由簇头下的底层无线传感器终端聚类而成；

2)构建无线传感器网络，其中，CS调度CH收集簇内无线传感器终端上的数据用于后续特定类型的机器学习，并建立CS和CH的效用函数；

3)基于无线传感器网络，将CS和CH分别映射成调度双方，采用契约约束解决CS和CH之间的信息不对称问题，假设CS只知道CH的类别总数和每个类别的概率，CS可以为不同类别的CH提供一系列契约；

4)基于步骤3)设计得到最佳契约，并基于最佳契约实施数据收集调度方法，达成CS的调度目标。

2.根据权利要求1所述的信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法，其特征在于，步骤1)具体为：

定义CHm∈M下属簇内无线传感器终端数据类别的分布与根服务器的数据类别分布的差异程度为：

其中，A是数据的类别集合，h_c,a是CS上数据类别为a的概率，h_m,a是CH m∈M上数据类别为a的概率；

定义φ_m＝1-δ_m为CHm∈M的数据对CS的贡献度，将CHm∈M按照φ_m升序分为M个类别。

3.根据权利要求2所述的信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法，其特征在于，步骤2)中：

CS的效用函数为：

其中N_m是CS调度CH参与数据收集所需的数据总量，R_m是簇头CH m∈M从CS处能获得的最大报酬，是第m个CH单位精度给CS提供的收入，Q_m是将M个CH按照φ_m升序分类时，对CS而言第m个CH属于对应类别的概率。

4.根据权利要求3所述的信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法，其特征在于，步骤2)中：

CH的效用函数为：

u_m＝φ_mR_m-CN_m (2)

其中，C是单位耗费开支。

5.根据权利要求4所述的信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法，其特征在于，步骤3)中采用契约约束解决在信息不对称问题的具体过程包括：

3-1)将契约表示为Φ＝{(φ_m,N_m^*,R_m^*),m∈M}； (3)

3-2)建立契约优化问题表示为：

其中，约束C1是个人理性IR条件，表明CH不会让自己的效用变负；约束C2是契约的单调性；约束C3是调度相容性IC条件，表明CH只有选择CS提供的匹配自己的契约时效用才最大，强制CH通过逆向选择接受契约披露自己类别信息的同时，调度CH进行无线传感器数据收集工作，经过分析可知IR条仅对CH1有限制，IC条件可以简化为仅有CHi和CHi-1之间的制约条件，契约最优时的优化问题为：

6.根据权利要求5所述的信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法，其特征在于，所述步骤4)中，最佳契约的生成具体包括：

4-1)计算所述单个CH从所述CS处获得的最佳报酬为：

其中，

4-2)转化所述最优契约优化问题表示为：

其中当h＜M时，当h＝M时，

4-3)计算所述某种类别的CH需收集的最佳数据总量为：

7.一种信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集系统，其特征在于：包括一个根服务器，多个簇头及其下属簇内终端，所述根服务器下达采集需求，调度簇头收集簇内终端数据，其中所述根服务器，簇头和终端均为特殊硬件设备，所述特殊硬件设备执行计算程序时实现如权利要求1至6中任意一项信息不对称条件下的无线传感器网络数据收集调度方法的步骤。