[发明专利]无线传感器网络的节能传播自适应LMS分布式检测方法

摘要

本发明公开一种无线传感器网络的节能传播自适应LMS分布式检测方法，将全网络测量数据传递到桥网络中进行分布式LMS权值计算，继承了全网络分布式LMS检测算法的优点；利用全网络测量数据计算分布式LMS增量更新权值，保持与全网络分布式LMS检测等效的性能；在桥节点集合进行信息扩散，使传播策略桥节点估计在允许的均方误差范围内向期望结果收敛；各个桥节点进行分布式LMS检测判决，完成基于桥节点扩散策略的分布式LMS检测功能。本发明保证了算法的收敛速度，避免了以往全网络扩散的不必要的网络通信量，因此节约了节点能耗，降低了通信量和节点运算量，延长了网络使用寿命，有效降低网络延迟，实时性好。

主权项

1.一种无线传感器网络的节能传播自适应LMS分布式检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1在归一化宽度为1的矩形平面区域内随机撒布N个同构的无线传感器网络节点，假设两个节点的归一化通信距离最大为r，确定此无线传感器网络的拓扑结构；步骤2根据此网络拓扑结构，获得当前网络的桥节点集合，使得网络系统中的所有节点要么在当前桥节点集合中，要么是桥节点集合的邻居节点；步骤3对于所有桥节点k＝1，...，B，设置桥节点k在i＝-1时刻的分布式LMS权值w_k，-1＝0，然后网络中所有节点各自在i≥0时刻周期性地进行数据测量，并将所测量数据发送给周围邻居桥节点，当每一桥节点通过自身或周围邻居节点获得新的测量数据后，自动启动增量更新计算，自适应地在当前时刻立即得到新的分布式LMS增量更新权值式中u_l，i表示节点l在时刻i已确知的M行回归矢量，u′_i，i上标符号′表示共轭转置，n_k表示桥节点k的邻居节点数，包含自身，d_k(i)表示节点k在时刻i的测量数据，表示节点k在时刻i的LMS增量更新权值，其中μ′_k为LMS算法的步长因子，N_k为桥节点k的所有邻居节点，包括桥节点和非桥节点，其中表示节点l的噪声均方差，当节点l的噪声均方差无法获知时，设置步骤4每一桥节点将新得到的分布式LMS增量更新权值在桥节点集合中向周围邻居桥节点进行单跳扩散传播；步骤5各个桥节点对收集的增量更新权值进行分布式LMS权值扩散更新，得到分布式LMS扩散更新权值w_k，i，(i≥0)，其具体扩散更新过程为：对每一个桥节点k，执行扩散更新式中B_k为桥节点k的所有邻居桥节点集合，a_l，k为桥节点权系数al,k=bl/Σi∈Bkbi,l∈Bk0,l∉Bk,]]>b_k为桥节点k的桥自由度；步骤6每个桥节点根据各自计算得到的扩散更新权值进行分布式LMS检测判决，以确定条件的真假，完成一次基于桥节点扩散策略的分布式LMS检测功能；步骤7在网络拓扑结构不改变的情况下，重复执行步骤3～6，直至无线传感器网络生命周期结束；步骤8如果网络拓扑结构中某一节点能量耗尽导致网络拓扑结构改变，则重复执行步骤2～7，直至无线传感器网络生命周期结束。