无线传感器网络中的功耗优化方法、装置及电子设备与流程

本申请涉及物理网领域，具体而言，涉及一种无线传感器网络中的功耗优化方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、随着现代科技的不断发展，无线传感器网络作为一种重要的信息收集和传输工具，在环境监测、健康监测、农业领域等各个领域得到了广泛应用。无线传感器网络由许多分布在不同地点的传感器节点组成，这些节点通过无线通信协作，将对共同源的观测数据传输到一个集中的中央处理单元，以进行源估计和数据处理。然而，由于传感器节点通常被部署在偏远、危险或难以维护的地区，传感器节点的电池寿命成为制约整个网络寿命的重要因素。

2、相关技术中在无线传感网络中能源消耗较大，无法在能源和数据传输质量之间找到平衡点，导致整个传感网络的寿命较短。

3、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种无线传感器网络中的功耗优化方法、装置及电子设备，以至少解决相关技术在无线传感网络中能源消耗较大，导致整个传感网络的寿命较短的技术问题。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种无线传感器网络中的功耗优化方法，包括：获取通过传感器采集的数据源的观测值，其中，观测值包括第一观测值和第一观测值的观测噪声数据，第一观测值为数据源产生的数据值中被传感器采集的数据；依据观测值服从的第一概率分布中的第一方差和与传感器对应的放大因子，确定分配给传感器的发射功率，其中，放大因子用于将传感器采集的信号放大；依据观测值和放大因子，确定数据源产生的数据值与汇聚节点接收到的传感器传输的观测值对应的信号的估计值之间的差异程度；在差异程度满足预设条件的情况下，确定目标函数的最小值，其中，目标函数用于表示传感器的总功耗。

3、可选地，获取通过传感器采集的数据源的观测值，包括：依据第一观测值服从的第二概率分布中的第二方差，确定第一观测值对应的标准差；依据第一观测值对应的标准差、数据源与第一观测值之间的衰减关系、第一变量和数据源产生的数据值，确定第一观测值，其中，第一变量用于表示数据源到传感器之间的损失；依据第一观测值和观测噪声数据，确定观测值。

4、可选地，数据源与第一观测值之间的衰减关系通过以下方式确定：确定数据源与传感器之间的距离，以及确定第一参数和第二参数，其中，第一参数用于控制衰减关系的衰减速率，第二参数用于控制衰减关系的平滑度；依据距离、第一参数和第二参数，确定数据源与第一观测值之间的衰减关系。

5、可选地，汇聚节点接收到的传感器传输的观测值对应的信号的估计值通过以下方式确定：确定汇聚节点接收观测值对应的附加噪声；依据附加噪声、信道增益、放大因子和观测值，确定估计值，其中，信道增益为传感器和汇聚节点之间的信道增益。

6、可选地，确定数据源产生的数据值与汇聚节点接收到的传感器传输的观测值对应的信号的估计值之间的差异程度，包括：确定数据源产生的数据值和第一观测值对应的第一协方差矩阵；确定第一观测值和观测噪声数据对应的第二协方差矩阵；依据附加噪声服从的第三概率分布中的第三方差和信道增益，确定附加噪声对应的附加矩阵；依据第一协方差矩阵、第二协方差矩阵、附加矩阵和放大因子矩阵，确定差异程度，其中，放大因子矩阵由每个传感器对应的放大因子确定。

7、可选地，目标函数通过以下方式确定：确定目标函数的惩罚项，其中，惩罚项由传感器的基本电路功耗和发射功率对应的l0范数项确定；依据发射功率和惩罚项，确定目标函数。

8、可选地，总功耗包括传感器的发射功率和基本电路功耗。

9、根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种无线传感器网络中的功耗优化装置，包括：获取模块，用于获取通过传感器采集的数据源的观测值，其中，观测值包括第一观测值和第一观测值的观测噪声数据，第一观测值为数据源产生的数据值中被传感器采集的数据；第一确定模块，用于依据观测值服从的第一概率分布中的第一方差和与传感器对应的放大因子，确定分配给传感器的发射功率，其中，放大因子用于将传感器采集的信号放大；第二确定模块，用于依据观测值和放大因子，确定数据源产生的数据值与汇聚节点接收到的传感器传输的观测值对应的信号的估计值之间的差异程度；第三确定模块，用于在差异程度满足预设条件的情况下，确定目标函数的最小值，其中，目标函数用于表示传感器的总功耗。

10、根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种电子设备，包括：存储器，用于存储程序指令；处理器，与存储器连接，用于执行实现以下功能的程序指令：获取通过传感器采集的数据源的观测值，其中，观测值包括第一观测值和第一观测值的观测噪声数据，第一观测值为数据源产生的数据值中被传感器采集的数据；依据观测值服从的第一概率分布中的第一方差和与传感器对应的放大因子，确定分配给传感器的发射功率，其中，放大因子用于将传感器采集的信号放大；依据观测值和放大因子，确定数据源产生的数据值与汇聚节点接收到的传感器传输的观测值对应的信号的估计值之间的差异程度；在差异程度满足预设条件的情况下，确定目标函数的最小值，其中，目标函数用于表示传感器的总功耗。

11、根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质包括存储的计算机程序，其中，该非易失性存储介质所在设备通过运行计算机程序执行上述无线传感器网络中的功耗优化方法。

12、在本申请实施例中，通过获取通过传感器采集的数据源的观测值，其中，观测值包括第一观测值和第一观测值的观测噪声数据，第一观测值为数据源产生的数据值中被传感器采集的数据；依据观测值服从的第一概率分布中的第一方差和与传感器对应的放大因子，确定分配给传感器的发射功率，其中，放大因子用于将传感器采集的信号放大；依据观测值和放大因子，确定数据源产生的数据值与汇聚节点接收到的传感器传输的观测值对应的信号的估计值之间的差异程度；达到了在差异程度满足预设条件的情况下，确定目标函数的最小值的目的，从而实现了延长传感网络的使用寿命的技术效果，进而解决了相关技术在无线传感网络中能源消耗较大，导致整个传感网络的寿命较短的技术问题。

技术特征：

1.一种无线传感器网络中的功耗优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取通过传感器采集的数据源的观测值，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据源与所述第一观测值之间的衰减关系通过以下方式确定：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述汇聚节点接收到的所述传感器传输的所述观测值对应的信号的估计值通过以下方式确定：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述数据源产生的数据值与汇聚节点接收到的所述传感器传输的所述观测值对应的信号的估计值之间的差异程度，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数通过以下方式确定：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总功耗包括所述传感器的发射功率和基本电路功耗。

8.一种无线传感器网络中的功耗优化装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的计算机程序，其中，所述非易失性存储介质所在设备通过运行所述计算机程序执行权利要求1至7中任意一项所述的无线传感器网络中的功耗优化方法。

技术总结
本申请公开了一种无线传感器网络中的功耗优化方法、装置及电子设备。其中，该方法包括：获取通过传感器采集的数据源的观测值，其中，观测值包括第一观测值和第一观测值的观测噪声数据；依据观测值服从的第一概率分布中的第一方差和与传感器对应的放大因子，确定分配给传感器的发射功率；依据观测值和放大因子，确定数据源产生的数据值与汇聚节点接收到的传感器传输的观测值对应的信号的估计值之间的差异程度；在差异程度满足预设条件的情况下，确定目标函数的最小值，其中，目标函数用于表示传感器的总功耗。本申请解决了相关技术在无线传感网络中能源消耗较大，导致整个传感网络的寿命较短的技术问题。

技术研发人员：朱圣祥,刘大伟,丁君
受保护的技术使用者：中国电信股份有限公司技术创新中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11