專(zhuān)利名稱(chēng)：低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域，尤其是一種低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
在傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式驅(qū)動(dòng)是一種主要的手段，它是依靠傳感器提供的信息和執(zhí)行器的能力來(lái)精確地達(dá)到所要期望的條件。在大型特殊式傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的集中控制形式已不在受歡迎，因?yàn)楸壤取?duì)信息遲滯和能量消耗量等因素的限制。傳感器網(wǎng)絡(luò)能使我們的電腦時(shí)刻關(guān)注我們身邊發(fā)生的任何事情，而執(zhí)行器則可以有效地影響、控制和改變我們周?chē)沫h(huán)境力圖可以讓我們得到一系列理想的環(huán)境。在很長(zhǎng) 的一段時(shí)間里，感官-計(jì)算-執(zhí)行器環(huán)電路被廣泛地研究和應(yīng)用在許多控制和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。低成本無(wú)線傳感器結(jié)被使用為辦公室環(huán)境，工業(yè)體系，公共場(chǎng)所和且居民住房等環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制，而且已經(jīng)倍受許多產(chǎn)業(yè)的關(guān)注，因?yàn)檫@里面潛在著很大的經(jīng)濟(jì)效益。這種系統(tǒng)可以用以往不可能實(shí)現(xiàn)的方式來(lái)控制和設(shè)計(jì)環(huán)境。除此之外，現(xiàn)在系統(tǒng)不僅可以易于掌握和操作而且在為熱化，冷卻，安全，點(diǎn)燃，并且空氣濕氣和質(zhì)量管理可能被帶來(lái)在更緊湊和理性控制之下在傳感器面前提供反饋信息和執(zhí)行器器必要做渴望的變動(dòng)。低成本無(wú)線傳感器結(jié)被使用為辦公室環(huán)境，工業(yè)體系，公共場(chǎng)所和且居民住房等環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制，而且已經(jīng)倍受許多產(chǎn)業(yè)的關(guān)注，因?yàn)檫@里面潛在著很大的經(jīng)濟(jì)效益。這種系統(tǒng)可以用以往不可能實(shí)現(xiàn)的方式來(lái)控制和設(shè)計(jì)環(huán)境。除此之外，現(xiàn)在系統(tǒng)不僅可以易于掌握和操作而且在為熱化，冷卻，安全，點(diǎn)燃，并且空氣濕氣和質(zhì)量管理可能被帶來(lái)在更緊湊和理性控制之下在傳感器面前提供反饋信息和執(zhí)行器器必要做渴望的變動(dòng)。對(duì)于相關(guān)的小型系統(tǒng)中，如在小型的辦公室，小型的著作住宅環(huán)境里在通過(guò)傳感器采集到的信息然后傳到中央處理器完成必要的計(jì)算后在把指令放送給執(zhí)行器的過(guò)程中，執(zhí)行器就不能承受太多的命令。在這樣的情況下，把中央處理器分3部分的話就可以緩解資源的緊張。然而在大型的工作環(huán)境中，由于信息要快速的傳送所以能量消耗也大這樣的大型的中央處理器將非常的昂貴。舉個(gè)例子說(shuō)吧，就拿開(kāi)燈來(lái)講當(dāng)人走進(jìn)房間時(shí)即使是500毫秒的延時(shí)也無(wú)法讓消費(fèi)者滿(mǎn)意。與此同時(shí)無(wú)線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)要頻繁地使用，即使小小的問(wèn)題(如電池)也嚴(yán)格地牽制著系統(tǒng)的實(shí)用性。此外，控制的環(huán)境也受地域范圍的影響如同樣是燈光在辦公室和臥室就要求光照的亮度就不一樣，這些細(xì)節(jié)都會(huì)影響分布式傳感執(zhí)行器制造的成本效益和人文性。要解決一般性的傳感執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題不能僅僅圍繞傳統(tǒng)的控制理論而且還要考慮實(shí)際建模、查詢(xún)處理以及其他傳感器網(wǎng)絡(luò)管理如方位標(biāo)識(shí)，路游性能，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和安全等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服上述中存在的問(wèn)題，提供一種低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)，其能耗低、低成本并且計(jì)算簡(jiǎn)單、容易地了解能耗的最佳解。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)，將傳感器組分到小型的串中進(jìn)行局部化分解，其具體包括如下方法(I)不可存儲(chǔ)信息的不可重疊串將每個(gè)傳感器分到相應(yīng)的串中，每個(gè)串均包括一個(gè)輸入源和復(fù)數(shù)個(gè)傳感器，傳感器和輸入源的信息在相應(yīng)的串中進(jìn)行傳送，重復(fù)此傳送步驟，根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際環(huán)境信息把傳感器的數(shù)量以及所要改變的環(huán)境作為一個(gè)固定值，通過(guò)計(jì)算適合所需設(shè)計(jì)的輸入源強(qiáng)度，從而控制傳感器的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)際函數(shù)值的優(yōu)化，;(2)可存儲(chǔ)信息的不可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源的信息對(duì)應(yīng)一個(gè)串進(jìn)行傳送；
(3)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器的請(qǐng)求指令傳送至復(fù)數(shù)個(gè)串中進(jìn)行接收，這樣的方案可以承受大量的數(shù)據(jù)交換出提交精度；(4)多輸入源的串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源發(fā)送信號(hào)至一個(gè)串中接收，串與串之間相互重疊傳送。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用四種方案進(jìn)行信息傳送，從而實(shí)現(xiàn)最低限度的低成本、低范圍，低能耗的領(lǐng)域的環(huán)境控制。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖I是本發(fā)明的兩個(gè)光源輸入和兩個(gè)傳感器的簡(jiǎn)單控制問(wèn)題的示意圖；圖2是本發(fā)明的不同方案中MSE的不同表現(xiàn)的示意圖；圖3是本發(fā)明的收斂速度在不同方案中的表現(xiàn)的示意圖；圖4是本發(fā)明的不同方案中消耗的能耗的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)，將傳感器組分到小型的串中進(jìn)行局部化分解，其具體包括如下方法實(shí)施方案I:(I)不可存儲(chǔ)信息的不可重疊串將每個(gè)傳感器分到相應(yīng)的串中，每個(gè)串均包括一個(gè)輸入源和復(fù)數(shù)個(gè)傳感器，傳感器和輸入源的信息在相應(yīng)的串中進(jìn)行傳送，重復(fù)此傳送步驟，根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際環(huán)境信息把傳感器的數(shù)量以及所要改變的環(huán)境作為一個(gè)固定值，通過(guò)計(jì)算適合所需設(shè)計(jì)的輸入源強(qiáng)度，從而控制傳感器的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)際函數(shù)值的優(yōu)化，與中央集中處理系統(tǒng)方法相似，最終輸入源強(qiáng)度可能為負(fù)值，因?yàn)橹車(chē)沫h(huán)境源強(qiáng)度太大。如果沒(méi)有嚴(yán)格的約束條件的話，理想的解決辦法是讓輸入源的強(qiáng)度為0，然后如果設(shè)置輸入源為O的話，防止結(jié)果超出最佳狀態(tài)通過(guò)收斂。為了更詳細(xì)說(shuō)名這點(diǎn)，在沒(méi)有超出嚴(yán)格的約束范圍的情況下，通過(guò)最佳的解決辦法。我們?nèi)我膺x擇一個(gè)值，其期間界于O和先前進(jìn)行的任意值作為一個(gè)新的值。在本方案中，信息要求計(jì)算法則少，計(jì)算簡(jiǎn)單，可容易地了解能耗最佳解，內(nèi)部問(wèn)題也得到平衡解決(重復(fù)次數(shù));
實(shí)施方案2 (2)可存儲(chǔ)信息的不可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源的信息對(duì)應(yīng)一個(gè)串進(jìn)行傳送，如圖I (a)所示，經(jīng)過(guò)重疊后傳感器的測(cè)量信息要比所要求的大得多。在接下來(lái)的重疊中它們將要減少輸入強(qiáng)度，如果控制傳感器作用其他輸入源作為一個(gè)固定值，兩者的遞增率要比它們應(yīng)有的要大，相反，兩個(gè)傳感器的測(cè)量值比它們?cè)瓉?lái)的小，在下一次疊加后將迅速遞減，如圖I (C)所示，如果測(cè)量值小而其他方面都比其應(yīng)要求的大，則總的遞減 /遞增都比應(yīng)有的小，方案I需要經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后收斂到最終要求方案，利用兩個(gè)適當(dāng)?shù)姆▌t來(lái)詳細(xì)說(shuō)明(1)如果改變指定的光源強(qiáng)度有相同的信號(hào)字節(jié)來(lái)改變其他光源，在下次疊加中遞減/遞增程度都將減少；(2)如果改變指定的光源強(qiáng)度有不同的信號(hào)字節(jié)來(lái)改變其他光源，在下次疊加中遞減/遞增程度都將增大，根據(jù)這兩個(gè)法則，我們可以用代碼形式把方案I在圖2中表示出來(lái)。其中判定系數(shù)是一個(gè)確定的常數(shù)，用于判定遞增/遞減值。這個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)要數(shù)據(jù)量和計(jì)算量少。但是可以減少查詢(xún)數(shù)。在上面的例子中，如判定系數(shù)為O. 5，則變?yōu)閳DI (b)和I (c)中曲線Il和12的效果。假設(shè)Si為控制傳感器，I (j)和Ci (j)表示j的重復(fù)值。當(dāng)a彡OS (a) =la〈0S(a) =-1對(duì)每個(gè)串Ck, k=l···. m。計(jì)算I(j);遞增值=I(j)-I(j_l)。I (j) =I (j) -Sign (I (j) -I (j_l)) *Sign (Ci (j) -Ci (j_l)) * 遞增值 * 判定系數(shù)；如果l(j)〈0I (j)=I (j-l)*rand();；實(shí)施方案3 (3)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器的請(qǐng)求指令傳送至復(fù)數(shù)個(gè)串中進(jìn)行接收，例如Si屬于串Cl和C2，它可分別向兩個(gè)串發(fā)送信息。當(dāng)然Si的請(qǐng)求指令兩個(gè)串都可以接收；實(shí)施方案4 (4)多輸入源的串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源發(fā)送信號(hào)至一個(gè)串中接收，串與串之間相互重疊傳送，如果當(dāng)KO時(shí)有最小值發(fā)生，在沒(méi)有否定條件下次小值在I=O時(shí)發(fā)生。在4. I里提到過(guò)，但可能在提交傳送速度等方面不實(shí)用，假設(shè)有P個(gè)傳感器和q個(gè)輸入源在一個(gè)串中，MSE等式變成了多變量的二次方程式。如果最小在Ij〈發(fā)生則次小值在Ij為任何值發(fā)生。與方案3相似，串間傳送器可重疊。這樣會(huì)導(dǎo)致串的控制壓力，因此在本方案中輸入源不允許疊加。為了計(jì)算我們所提出的算法，我們可以創(chuàng)建一個(gè)利用Matlab仿真的混合計(jì)算環(huán)境。重點(diǎn)放在4個(gè)光源輸入和16個(gè)傳感器的情況中。光源和傳感器被無(wú)規(guī)則地放在一 3維空間里其坐標(biāo)為〈X，y, Z)，其中光源的坐標(biāo)(O彡X彡1000，1000，500 ^ z ^ 1000)傳感器的坐標(biāo)為(0<x< 1000,0 ^ y ^ 1000, O ^ z ^ 500)。所有光源強(qiáng)度變化作為輸
權(quán)利要求
1.一種低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征是將傳感器組分到小型的串中進(jìn)行局部化分解，其具體包括如下方法 (1)不可存儲(chǔ)信息的不可重疊串將每個(gè)傳感器分到相應(yīng)的串中，每個(gè)串均包括一個(gè)輸入源和復(fù)數(shù)個(gè)傳感器，傳感器和輸入源的信息在相應(yīng)的串中進(jìn)行傳送，重復(fù)此傳送步驟，根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際環(huán)境信息把傳感器的數(shù)量以及所要改變的環(huán)境作為一個(gè)固定值，通過(guò)計(jì)算適合所需設(shè)計(jì)的輸入源強(qiáng)度，從而控制傳感器的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)際函數(shù)值的優(yōu)化； (2)可存儲(chǔ)信息的不可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源的信息對(duì)應(yīng)一個(gè)串進(jìn)行傳送; (3)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器的請(qǐng)求指令傳送至復(fù)數(shù)個(gè)串中進(jìn)行接收； (4)多輸入源的串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源發(fā)送信號(hào)至一個(gè)串中接收，串與串之間相互重疊傳送。
全文摘要
本發(fā)明涉及低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)，其具體包括如下方法(1)不可存儲(chǔ)信息的不可重疊串將每個(gè)傳感器分到相應(yīng)的串中，每個(gè)串均包括一個(gè)輸入源和復(fù)數(shù)個(gè)傳感器，傳感器和輸入源的信息在相應(yīng)的串中進(jìn)行傳送；(2)可存儲(chǔ)信息的不可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源的信息對(duì)應(yīng)一個(gè)串進(jìn)行傳送；(3)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可重疊串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器的請(qǐng)求指令傳送至復(fù)數(shù)個(gè)串中進(jìn)行接收；(4)多輸入源的串復(fù)數(shù)個(gè)傳感器和復(fù)數(shù)個(gè)輸入源發(fā)送信號(hào)至一個(gè)串中接收，串與串之間相互重疊傳送。本發(fā)明的低成本分布式驅(qū)動(dòng)大型特殊傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用四種方案進(jìn)行信息傳送，從而實(shí)現(xiàn)最低限度的低成本、低范圍，低能耗的領(lǐng)域的環(huán)境控制。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102819687SQ20121031007
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者吳軍, 張輝, 徐寧 申請(qǐng)人:吳軍