發(fā)布時(shí)間：2021-07-10 03:03

　　聚集值的約束違反監(jiān)測(cè)有助于檢測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)異常事件的發(fā)生.傳感器節(jié)點(diǎn)由于電源能量耗盡的原因經(jīng)常失效或廢棄,因此研究無(wú)線傳感網(wǎng)的高能效的監(jiān)測(cè)算法具有重要意義.已有的研究工作給出了啟發(fā)式的閾值設(shè)置方法,通信能量開(kāi)銷較高并且沒(méi)有考慮感知數(shù)據(jù)的特性,忽略了噪聲對(duì)感知數(shù)據(jù)的影響.鑒于上述原因,以最小化通信開(kāi)銷為優(yōu)化目標(biāo),文中開(kāi)展了過(guò)濾器最優(yōu)閾值的研究.首先,文中提出了通信開(kāi)銷模型,給出了過(guò)濾器最優(yōu)閾值問(wèn)題的形式化定義,其次,通過(guò)一維隨機(jī)游走來(lái)模擬感知數(shù)據(jù)的變化并推導(dǎo)出過(guò)濾器失效概率的計(jì)算公式,通過(guò)拉格朗日乘子法給出了求解過(guò)濾器最優(yōu)閾值的數(shù)學(xué)方法,第三,提出了低計(jì)算復(fù)雜度的過(guò)濾器最優(yōu)閾值近似算法并分析了近似算法的近似比.理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了提出的算法的正確性以及高效性. 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2015,38(10)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：14 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１一維隨機(jī)游走例子

］上的均勻分布；其移動(dòng)步長(zhǎng)服從正態(tài)分布Ｎ（１，１）．我們?cè)谏鲜鲭S機(jī)生成的數(shù)據(jù)集合上計(jì)算過(guò)濾器的平均失敗概率．對(duì)于給定的監(jiān)測(cè)閾值與聚集和之差Δ、以及節(jié)點(diǎn)數(shù)量ｎ，我們運(yùn)行上述算法５００次，并將其平均失敗概率的均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果．從圖中我們可知，近似算法輸出的過(guò)濾器閾值使得平均失敗概率較�。鐖D４所示，當(dāng)監(jiān)測(cè)閾值與聚集和之差Δ＝１４，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量ｎ＝１０，移動(dòng)步長(zhǎng)服從正態(tài)分布Ｎ（０．５，１）時(shí)，過(guò)濾器的平均失敗概率小于０．２．圖４Δ不同時(shí)過(guò)濾器失效概率平均值圖５ｎ不同時(shí)過(guò)濾器失效概率平均值圖６顯示了近似算法在真實(shí)傳感網(wǎng)實(shí)測(cè)的溫度感知數(shù)據(jù)集上的運(yùn)行結(jié)果．我們分別考察了在溫度變化劇烈和變化緩慢情況下的平均失敗概率結(jié)果，其中變化劇烈的感知數(shù)據(jù)采用上午１０點(diǎn)～１２點(diǎn)的溫度感知數(shù)據(jù)；變化緩慢的感知數(shù)據(jù)采用凌晨４點(diǎn)～６點(diǎn)的溫度感知數(shù)據(jù)．如圖６所示，真實(shí)數(shù)據(jù)集上的平均失敗概率略高于合成數(shù)據(jù)集上的平均失敗概率，其原因分析如下．首先，感知數(shù)據(jù)選取于溫度隨時(shí)間逐漸升高的過(guò)程，因此對(duì)任意ｉ∈｛１，２，…，ｎ｝，γｉ＜１；其次，對(duì)于給定的ｉ，當(dāng)ｙｉ→∞時(shí)，γｘｉｉ－１γｘｉ＋ｙｉｉ－１趨近于１－γｘｉｉ，其中ｘｉ＝（ｄｉ（ｔ０）－ｌ）／ａｉ，因此失敗概率取決于γｉ以及ｄｉ（ｔ０）－ｌ，并隨Δ的增大逐漸趨近其極限，變化不明顯．圖６Δ不同時(shí)過(guò)濾器失效概率平均值（２）第２組實(shí)驗(yàn)考察不同的Δ以及不同的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量

上的平均失敗概率略高于合成數(shù)據(jù)集上的平均失敗概率，其原因分析如下．首先，感知數(shù)據(jù)選取于溫度隨時(shí)間逐漸升高的過(guò)程，因此對(duì)任意ｉ∈｛１，２，…，ｎ｝，γｉ＜１；其次，對(duì)于給定的ｉ，當(dāng)ｙｉ→∞時(shí)，γｘｉｉ－１γｘｉ＋ｙｉｉ－１趨近于１－γｘｉｉ，其中ｘｉ＝（ｄｉ（ｔ０）－ｌ）／ａｉ，因此失敗概率取決于γｉ以及ｄｉ（ｔ０）－ｌ，并隨Δ的增大逐漸趨近其極限，變化不明顯．圖６Δ不同時(shí)過(guò)濾器失效概率平均值（２）第２組實(shí)驗(yàn)考察不同的Δ以及不同的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量對(duì)近似算法的通信開(kāi)銷的影響，其中通信開(kāi)銷百分比的計(jì)算公式如下：通信開(kāi)銷％＝＃數(shù)據(jù)包數(shù)量（近似算法）＃數(shù)據(jù)包數(shù)量（基本算法）×１００％．基本算法的思想如下：監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)將全部感知數(shù)據(jù)發(fā)送至Ｓｉｎｋ節(jié)點(diǎn)．由通信開(kāi)銷模型，我們可知近似算法的通信開(kāi)銷由２部分組成：①因監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)過(guò)濾器失效引起的數(shù)據(jù)包傳輸；②因Ｓｉｎｋ節(jié)點(diǎn)收集監(jiān)測(cè)區(qū)域的感知數(shù)據(jù)引起的數(shù)據(jù)包傳輸．圖７和圖８顯示了近似算法在合成數(shù)據(jù)集上的運(yùn)行結(jié)果，其中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)集以隨機(jī)游走的方式生成．“○”表示對(duì)于給定的節(jié)點(diǎn)ｉ∈｛１，２，…，ｎ｝，ｉ節(jié)點(diǎn)以１為初始位置在數(shù)軸上進(jìn)行隨機(jī)游走，其中ｉ節(jié)點(diǎn)的正向移動(dòng)概率Ｐｒ＋ｉ服從［０，１］上的均勻分布；其移動(dòng)步長(zhǎng)服從正態(tài)分布Ｎ（０．５，１）．“◇”表示對(duì)于給定的節(jié)點(diǎn)ｉ∈｛１，２，…，ｎ｝，ｉ節(jié)點(diǎn)以１為初始位置在數(shù)軸上進(jìn)行隨機(jī)游走，其

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]傳感器網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)管理的概念、問(wèn)題與進(jìn)展[J]. 李建中,李金寶,石勝飛.  軟件學(xué)報(bào). 2003(10)
[2]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J]. 任豐原,黃海寧,林闖.  軟件學(xué)報(bào). 2003(07)



本文編號(hào)：3275054