无线传感器网络的节能传播自适应RLS分布式检测方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络的节能传播自适应RLS分布式检测方法，通过分布式RLS权值增量更新过程实现了利用全网络节点的测量数据来训练桥节点集合中桥节点的分布式RLS权值，保证算法具有与现有全网络分布式RLS算法等效的收敛性能；本发明在桥节点进行分布式RLS权值估计，在桥节点子网络中进行权值的邻接传播，实现权值的传播更新，实现分布式检测。本发明避免了以往全网络参数计算和传播，降低了通信量和节点运算量，节约了能耗，继承高稳定性优点；另在桥节点计算RLS权值，利用了全网络节点数据信息，保证了算法的性能。能够在更少能耗，更低网络通信量的情况下，达到全网络时的检测性能，提高了无线传感器网络的性能。

主权项

一种无线传感器网络的节能传播自适应RLS分布式检测方法，其特征在于：自适应RLS分布式检测过程包括如下步骤：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，由此确定无线传感器网络的拓扑结构；步骤2根据无线传感器网络的拓扑结构，获得当前网络的桥节点集合，使得无线传感器网络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，B为桥节点个数，设置桥节点k在i＝‑1时刻的分布式RLS检测算法的初值w_k，‑1＝0，P_k，‑1＝Π^‑1，Π＝εI_M，其中w_k，i为桥节点k在i时刻的分布式RLS权值，ε为一常量，I_M为M维标准单位矩阵，RLS为自回归最小平方算法，然后网络中所有节点在各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，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RLS增量更新权值及第一过程参数P_k，i和第二过程参数Q_k，j：对于所有l∈N_k式中λ为遗忘因子，其典型取值为0<<λ≤1，式中u_l，i′上标符号′表示共轭转置，u_l，i表示节点l在时刻i已确知的M行回归矢量，N_k为桥节点k的所有邻居节点集合，包括桥节点和非桥节点，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，为桥节点k在i时刻的分布式RLS增量更新权值，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RLS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RLS权值扩散更新，得到分布式RLS扩散更新权值w_k，i，i≥0；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RLS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RLS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。