【技术实现步骤摘要】
基于信息年龄的混合更新工业无线传感器网络调度方法
[0001]本专利技术属于工业无线传感器网络
，涉及一种基于信息年龄的混合更新工业无线传感器网络调度方法。
技术介绍
[0002]随着工业无线传感器网络的快速发展，在大量实时业务场景中得到了广泛应用，例如汽车制造和电子产品制造等。为保证安全高效的生产和及时正确的决策，工业无线传感器网络需要满足更加严格的数据交付及时性要求。为了更加全面地衡量这种及时性，信息年龄(Age of information,AoI)被提出用于度量信息新鲜度，它综合考虑了数据的生成时间和传输延迟，从目的地的角度对网络交付数据的新鲜度进行了衡量。
[0003]在工业无线传感器网络中，非周期性和周期性混合产生的各类数据需要实时地更新至控制中心。其中，非周期性数据一般是基于事件的数据流，例如警报数据，具有不可预测性，而周期性数据一般是感知数据流，例如传感数据。这两类数据都需要及时交付至控制中心用以对整个工业生产过程进行实时监控或决策，因此在这两类数据更新方式混合并存的条件下专利技术AoI优化链路...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于信息年龄的混合更新工业无线传感器网络调度方法，其特征在于，该方法在多源节点向目标节点发送数据包的网络模型中，通过调度网络学习最优调度策略，以逐时隙的方式进行链路调度，最小化信息年龄和吞吐量的加权和；该方法具体包括以下步骤：S1：获取工业无线传感器网络的参数信息，建立系统信息年龄更新模型，构造调度网络，所述调度网络包括两个结构相同但网络参数不同的当前值网络和目标值网络；并初始化该网络参数；S2：构建最小化信息年龄和吞吐量加权和的多目标优化问题，根据获取的各源节点的信息年龄、缓存信息与吞吐量相关的随机变量建立系统的状态空间、决策空间和奖励函数；S3：在每个时隙更新目标节点的信息年龄，利用当前状态和决策输入至当前值网络获取经验集合并存储至回放记忆单元，从回放记忆单元中随机抽取一批经验集合计算梯度损失，利用梯度下降法更新当前值网络参数；S4：在损失函数趋于稳定时，生成目标值网络学习后的网络参数，得到面向混合更新场景的链路调度方法。2.根据权利要求1所述的混合更新工业无线传感器网络调度方法，其特征在于，步骤S1中，获取工业无线传感器网络的参数信息，建立系统信息年龄更新模型，具体包括以下步骤：S11：设由M个源节点构成的集合Φ和一个目标节点组成的工业无线传感器网络，其中集合的源节点采集工业现场中的人工触发信号或者报警信号，集合的源节点定期收集传感数据和正常控制消息；源节点m∈φ1在采集数据包时，则表示被采集的非周期数据包更新过程服从的伯努利分布；若m∈φ2，则令正整数为周期数据包的更新周期；系统逐时隙的调度数据包，令k∈{1,2,
…
,K}表示时隙的索引；源节点在收集了生产过程中的数据包后，将尚未交付的数据包缓存在各自的先入先出队列中；如果队列空间满载，则将队列头数据包丢弃，把新的数据包缓存至队列尾部；S12：根据步骤S11中各源节点数据包更新特性计算信息年龄。3.根据权利要求2所述的混合更新工业无线传感器网络调度方法，其特征在于，步骤S12具体包括：定义信息年龄a
m
(k)为数据包自生成以来到最后一次交付到目标节点后所经过的时间，其更新表达式如下：其中，表示源节点m队列头部数据包的信息年龄，h为队列头部数据包标识；k表示第k个时隙；对于源节点m∈φ1，令表示源节点在时隙k采集到新数据，否则表示源节点在时隙k未采集到新数据；定义为队列缓存数据包的个数，其中为队列缓存数据包的个数，其中表示非周期源节点队列缓存数据包的最大容量；若队列头部
数据包的后继数据包信息年龄为其中n为后继数据包标识；则的迭代过程为：对于源节点m∈φ2，当时表示源节点在当前时隙周期的采集了新数据包；假设队列缓存了个数据包，其中个数据包，其中表示周期源节点队列缓存数据包的最大容量；若源节点队列头部数据包的后继数据包AoI为则更新过程为：4.根据权利要求3所述的混合更新工业无线传感器网络调度方法，其特征在于，步骤S2中，构建最小化信息年龄和吞吐量加权和的多目标优化问题，具体包括以下步骤：S201：定义随机变量τ(k)＝1表示源节点在时隙k成功交付数据包至目标节...
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