[0033]優(yōu)選地，預(yù)測(cè)誤差來自于控制節(jié)點(diǎn)反饋；將預(yù)測(cè)控制策略在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)使用的目標(biāo)函數(shù)根據(jù)反饋的預(yù)測(cè)誤差在流動(dòng)時(shí)域中進(jìn)行迭代更新以補(bǔ)償預(yù)測(cè)誤差。預(yù)測(cè)誤差的存在促發(fā)進(jìn)行預(yù)測(cè)行為(例如，可由控制器執(zhí)行)，否則執(zhí)行最近時(shí)刻對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸流的預(yù)測(cè)策略。
[0034]優(yōu)選地，簇內(nèi)的控制節(jié)點(diǎn)是剩余電量最多的節(jié)點(diǎn)。例如，可運(yùn)用貪婪算法、基于節(jié)點(diǎn)ID的鏈接聚類算法、或者基于信道接入的被動(dòng)分簇算法優(yōu)先選擇剩余電量最多的傳輸節(jié)點(diǎn)作為控制節(jié)點(diǎn)，且控制節(jié)點(diǎn)不再作為此次數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏敼?jié)點(diǎn)。
[0035]優(yōu)選地,如果簇內(nèi)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上剩余電量相同的節(jié)點(diǎn)，那么選取已作為控制節(jié)點(diǎn)次數(shù)少的節(jié)點(diǎn)作為控制節(jié)點(diǎn)。例如，控制節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間可以是變動(dòng)的，比如，第一時(shí)刻可能是某一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而另一時(shí)刻，又可能是另一個(gè)節(jié)點(diǎn)?？梢?，在滾動(dòng)時(shí)域內(nèi)，作為非控制節(jié)點(diǎn)的傳輸節(jié)點(diǎn)在下一時(shí)刻是否作為傳輸節(jié)點(diǎn)，與該傳輸節(jié)點(diǎn)的位置和剩余電量有關(guān)。特別地，每次傳輸時(shí)，都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，并確定該次傳輸所確定的控制節(jié)點(diǎn)。
[0036]優(yōu)選地，將節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)簇時(shí)，按照位置信息，采用蟻群算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、或者粒子群算法等對(duì)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇，顯然，也可以采用本領(lǐng)域其它常規(guī)的智能算法對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇。
[0037]請(qǐng)參考圖3至圖6，其給出了傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)A-D在50s內(nèi)的傳輸仿真圖。如圖3所示，當(dāng)傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸量為零時(shí)，說明該節(jié)點(diǎn)在此刻傳輸過程中并沒有參與傳輸工作。每個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸量都在一定范圍內(nèi)控制，說明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性，以及高效的傳輸節(jié)點(diǎn)能量控制。
[0038]作為本發(fā)明的第二方面，請(qǐng)參考圖1和圖2，提供了一種傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄬宇A(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，包括:多個(gè)節(jié)點(diǎn)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)簇，每個(gè)簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)分為控制節(jié)點(diǎn)和傳輸節(jié)點(diǎn)；控制器，與控制節(jié)點(diǎn)通訊連接，控制器根據(jù)構(gòu)建的預(yù)測(cè)控制策略對(duì)每個(gè)簇內(nèi)的傳輸節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸流進(jìn)行預(yù)測(cè)；控制節(jié)點(diǎn)只向預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)的傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播。
[0039]優(yōu)選地，控制器在每個(gè)采樣時(shí)刻，將每個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸量作為系統(tǒng)狀態(tài)變量，將傳感器采樣數(shù)據(jù)量作為系統(tǒng)輸入，以建立傳輸網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)空間描述，通過求解狀態(tài)空間描述的目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)傳輸途徑下，未來一段時(shí)域內(nèi)，每個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸流的預(yù)測(cè)值。
[0040]優(yōu)選地，控制節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸流的預(yù)測(cè)誤差反饋給控制器；控制器根據(jù)預(yù)測(cè)誤差，對(duì)目標(biāo)函數(shù)在流動(dòng)時(shí)域中進(jìn)行迭代更新以補(bǔ)償預(yù)測(cè)誤差。預(yù)測(cè)誤差的存在促發(fā)控制器進(jìn)行預(yù)測(cè)行為，否則執(zhí)行最近時(shí)刻對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸流的預(yù)測(cè)策略。
[0041]請(qǐng)參考圖2，每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)將預(yù)測(cè)誤差反饋回控制器，以形成閉環(huán)反饋回路。通過在控制器的目標(biāo)函數(shù)中加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)變量預(yù)測(cè)誤差的約束，目標(biāo)函數(shù)在滾動(dòng)時(shí)域中的迭代更新以補(bǔ)償預(yù)測(cè)誤差。
[0042]請(qǐng)參考圖3至圖6，其給出了傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)A-D在50s內(nèi)的傳輸仿真圖。如圖3所示，當(dāng)傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸量為零時(shí)，說明該節(jié)點(diǎn)在此刻傳輸過程中并沒有參與傳輸工作。每個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸量都在一定范圍內(nèi)控制，說明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性，以及高效的傳輸節(jié)點(diǎn)能量控制。
[0043]綜上所述，本發(fā)明從全局傳感信息傳輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，建立了多層控制架構(gòu)，并對(duì)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇，且在每簇中選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為控制節(jié)點(diǎn)，其它的作為傳輸節(jié)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明考慮到傳輸延遲構(gòu)建了預(yù)測(cè)控制策略，并根據(jù)該預(yù)測(cè)控制策略對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的下一個(gè)時(shí)刻的最優(yōu)傳輸數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)預(yù)測(cè)誤差存在時(shí)，還可通過控制節(jié)點(diǎn)將該預(yù)測(cè)誤差反饋給控制器，以便進(jìn)行預(yù)測(cè)誤差補(bǔ)償并更新預(yù)測(cè)的策略，因而具有較好的魯棒性，有效地解決了時(shí)延引發(fā)的控制方法的失效性，可在傳輸時(shí)延存在的前提下，加強(qiáng)無線節(jié)點(diǎn)的能量控制，以便有效地預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)流，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率，延長(zhǎng)整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄬宇A(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，包括: 將節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)簇； 確定每個(gè)所述簇內(nèi)的控制節(jié)點(diǎn)和傳輸節(jié)點(diǎn)； 根據(jù)構(gòu)建的預(yù)測(cè)控制策略對(duì)每個(gè)所述簇內(nèi)的所述傳輸節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸流進(jìn)行預(yù)測(cè)，所述控制節(jié)點(diǎn)只向所述預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)的傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，預(yù)測(cè)控制策略是通 過下述方式構(gòu)建的: 每個(gè)采樣時(shí)刻，將每個(gè)所述傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸量作為系統(tǒng)狀態(tài)變量，將傳感器采樣數(shù)據(jù)量作為系統(tǒng)輸入，以建立傳輸網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)空間描述； 通過求解在所述狀態(tài)空間描述下求解最小目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)傳輸途徑在未來一段時(shí)域內(nèi)每個(gè)所述傳輸節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸流的預(yù)測(cè)值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多層預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，所述方法還包括: 根據(jù)所述數(shù)據(jù)傳輸流的預(yù)測(cè)誤差，對(duì)所述預(yù)測(cè)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)誤差來自于所述控制節(jié)點(diǎn)反饋； 將預(yù)測(cè)控制策略在進(jìn)行所述預(yù)測(cè)時(shí)使用的目標(biāo)函數(shù)根據(jù)反饋的所述預(yù)測(cè)誤差在流動(dòng)時(shí)域中進(jìn)行迭代更新以補(bǔ)償預(yù)測(cè)誤差。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，所述簇內(nèi)的控制節(jié)點(diǎn)是剩余電量最多的節(jié)點(diǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，如果所述簇內(nèi)具有 兩個(gè)或兩個(gè)以上剩余電量相同的節(jié)點(diǎn)，那么選取已作為控制節(jié)點(diǎn)次數(shù)少的節(jié)點(diǎn)作為控制節(jié)點(diǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，將節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)簇時(shí)，按照位置信息，采用蟻群算法對(duì)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇。8.—種傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄬宇A(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)簇，每個(gè)所述簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)分為控制節(jié)點(diǎn)和傳輸節(jié)占.控制器，與所述控制節(jié)點(diǎn)通訊連接，所述控制器根據(jù)構(gòu)建的預(yù)測(cè)控制策略對(duì)每個(gè)所述簇內(nèi)的所述傳輸節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸流進(jìn)行預(yù)測(cè)； 所述控制節(jié)點(diǎn)只向所述預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)的傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在每個(gè)采樣時(shí)亥IJ，將每個(gè)所述傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸量作為系統(tǒng)狀態(tài)變量，將傳感器采樣數(shù)據(jù)量作為系統(tǒng)輸入，以建立傳輸網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)空間描述，通過求解所述狀態(tài)空間描述的目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)傳輸途徑下，未來一段時(shí)域內(nèi)，每個(gè)所述傳輸節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸流的預(yù)測(cè)值。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多層預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制節(jié)點(diǎn)將所述數(shù)據(jù)傳輸流的預(yù)測(cè)誤差反饋給所述控制器； 所述控制器根據(jù)所述預(yù)測(cè)誤差，對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)在流動(dòng)時(shí)域中進(jìn)行迭代更新以補(bǔ)償預(yù)測(cè)誤差。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄬宇A(yù)測(cè)控制方法和系統(tǒng)。多層預(yù)測(cè)控制方法包括：將節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)簇；確定每個(gè)簇內(nèi)的控制節(jié)點(diǎn)和傳輸節(jié)點(diǎn)；根據(jù)構(gòu)建的預(yù)測(cè)控制策略對(duì)每個(gè)簇內(nèi)的傳輸節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸流進(jìn)行預(yù)測(cè)，控制節(jié)點(diǎn)只向預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)的傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播。由于控制節(jié)點(diǎn)只向預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)的傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播，因而，避免了長(zhǎng)時(shí)間等待的耗電，從而在傳輸時(shí)延存在的前提下，加強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)的能量控制，其有效的數(shù)據(jù)流預(yù)測(cè)提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率，延長(zhǎng)了整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)使用壽命。
【IPC分類】H04W40/20, H04W40/10
【公開號(hào)】CN104883718
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410071818
【發(fā)明人】利節(jié), 王國(guó)胤, 楊涌, 吳迪
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2014年3月1日