一种基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法，属于水下网络节能领域。本发明专利技术结合水下信道衰减大以及水下节点移动性强的特征，首先通过网络节点控制信息的交互，建立邻居节点集合并获取节点的能量、发射功率等相关信息；然后筛选出能保证网络处于连通与覆盖的功率等级作为策略集，根据效用函数值选择最优发射功率；最后通过节点最优功率动态调整网络拓扑结构。本发明专利技术能有效降低节点的发射功率，延长网络生存时间且均衡节点能耗。延长网络生存时间且均衡节点能耗。延长网络生存时间且均衡节点能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法


[0001]本专利技术属于水下网络节能领域，具体地说，涉及一种基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法。

技术介绍

[0002]水下传感网络（Underwater Sensor Networks）是监测水下环境和收集处理水下数据的自组织网络，被广泛应用于海洋污染检测、海上勘测和辅助导航等相关领域。但是，由于水下信道具有传输时延长、误码率高、时变性强且带宽有限等特点，水下传感器节点在信息传输的过程中能量消耗较大，且节点由电池供电，长期部署于水下难以更换电池和补充能量。而且，随着网络运行时间的增加以及各节点处理数据量的差异，节点间剩余能量的差别越来越明显，能耗不均问题会导致部分节点过早死亡，传感网络被分割成若干个互不连通的子网络，严重影响水下传感网络的通信能力。所以节点能量受限且能耗不均问题是水下传感器网络亟待解决的关键问题之一。
[0003]基于势博弈的无线传感器网络拓扑控制算法能够在保证网络连通的基础上降低节点功耗，同时选择剩余能量较多的邻居节点作为下一跳节点，以达到均衡网络能耗，延长网络寿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过水下传感网络中节点间控制信息的交互发现邻节点，并获取节点信息；S2：源节点与邻节点的最小发射功率组成该节点的可选功率集并降序排序，删除不能保证网络连通与覆盖的功率，得到策略集；S3：通过轮流博弈的方式为节点在策略集中选择最优功率；S4：更新节点的通信半径与邻节点集合，动态调整水下传感网络拓扑结构，以节省并均衡节点能量。2.如权利要求1所述的基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法，其特征在于，所述S1中获取邻节点信息具体为：S1
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1:水下传感网络中的每一个节点使用最大发射功率广播消息；能够接收到该广播消息的节点返回确认信息；通过两种控制消息的交互，每个节点将发送确认信息的节点ID加入其邻节点集合，并获取邻节点的相关信息；其中，节点的剩余能量信息计算过程如下：首先，计算节点发送1比特数据所消耗的能量，；其中，E为节点发送1比特数据所消耗的能量，为传输时延，为接收1比特数据所消耗的能量；假设节点的初始能量为，发送和接收l比特数据之后节点的剩余能量为：，其中l为l比特数据；最小发射功率计算公式如下：；其中，d为传输距离，k为能量耗散因子；为节点能够正常接收一个数据包的最低功率;为能量衰减系数，计算公式如下： ，其中f为传输信号频率。3.如权利要求2所述的基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法，其特征在于，所述S1
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1其中，广播消息包含源节点ID、节点i的当前功率和当前剩余能量，确认消息包含接收节点ID、接收节点的剩余能量和两节点的距离信息d以及两节点通信所需要的最小发射功率。4.如权利要求1所述的基于超模博弈水下传感网络跨层拓扑控制方法，其特征在于，所述S2具体如下：S2
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1：对候选策略集降序排序：水下传感网络中的所有节点构成博弈参与者集合；每个节点i的候选功率策略集由该节点与邻节点正常通信所需最小发射功率组成，节点i的候选策略集降序排序后表示为：且，其中为节点i降序排序后的策略集，即可选发射功率集，该功...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景景，高佳，徐金云，施威，韩学艳，徐凌伟，顾剑磊，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：