專利名稱：基于hga的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通訊技術(shù)，具體是一種基于HGA (混合遺傳算法)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法。
背景技術(shù)：
隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展，已經(jīng)由最初的軍事領(lǐng)域擴展到其他領(lǐng)域，能夠完成諸如災(zāi)難預(yù)警與救助、家庭健康檢測、空間探索等傳統(tǒng)的系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般在部署之后就基本很少人工進行管理和干預(yù)，這就需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能進行自主任務(wù)協(xié)商。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備大部分都是無線設(shè)備，它們的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力、計算能力以及電量都有一定的限制，設(shè)備節(jié)點之間的任務(wù)協(xié)商通常是在對對方信息不全知、計算資源有限并且有嚴格的時間限制的情況下進行的，因此一個好的任務(wù)協(xié)商機制應(yīng)該能夠在一個較大的復(fù)雜的協(xié)商空間中快速有效地搜索出最優(yōu)解或近似最優(yōu)解。在目前關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的任務(wù)協(xié)商的研究中還沒有專門針對協(xié)商效率的研究。Agent技術(shù)是分布式技術(shù)和人工智能發(fā)展的結(jié)果。Agent具有自主性、交互性、協(xié)作性和智能性這些特點。Agent具有屬于其自身的計算資源和局部于自身的行為控制機制，能夠在沒有外界直接操縱的情況下，根據(jù)其內(nèi)部狀態(tài)和感知到的環(huán)境信息，決定和控制自身的行為。同時能夠有效地與其他Agent協(xié)同工作，很適合用來表示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點以及節(jié)點之間的協(xié)商過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠簡化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)的協(xié)商過程、提高協(xié)商效率的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法。本發(fā)明的方法依次包括如下步驟步驟一，在任務(wù)協(xié)商開始前，先將協(xié)商中招標方的需求表示為ZA的議題，同時將投標方的資源表示為TA的議題；將參與任務(wù)協(xié)商的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點各自的所述需求和資源轉(zhuǎn)化為Agent在多議題空間上的取值向量上式中，滬GQt ,一表不議題ik的一個取值，Qk表不該議題的值域，offer轟不多議題向量；對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以將能量損耗作為議題之一；步驟二，協(xié)商開始后，TA利用HGA根據(jù)提議生成策略生成提議，然后發(fā)送給ZA ；步驟三，當發(fā)送和接收過程結(jié)束后，ZA根據(jù)評估策略對收到的提議行評估并根據(jù)評估的結(jié)果進行相應(yīng)的處理。上述步驟二中，所述HGA的流程是a.產(chǎn)生初始種群，其中包含使Agent效用最高的I個個體以及從初始種群集合中隨機選取的n-1個個體；b.計算種群中個體的適應(yīng)度，并按照適應(yīng)度大小對種群中的個體排序；所述適應(yīng)度由適應(yīng)度函數(shù)fit確定，其定義方式是I)定義效用函數(shù)。為了評價參與協(xié)商的每個Agent的效用，定義Agent a在多議題向量上的效用函數(shù)為*中:
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法，其特征是該方法依次包括如下步驟 步驟一，在任務(wù)協(xié)商開始前，先將協(xié)商中招標方的需求表示為ZA的議題，同時將投標方的資源表示為TA的議題；將參與任務(wù)協(xié)商的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點各自的所述需求和資源轉(zhuǎn)化為Agent在多議題空間上的取值向量=<v\,vh,A，v、> ； 上式中，V4 Goffer,eOt 表不議題ik的取值，^ k表不該議題的值域，offei棄不多議題向量；對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以將能量損耗作為議題之一； 步驟二，協(xié)商開始后，TA利用HGA根據(jù)提議生成策略生成提議(Offer)，然后發(fā)送給ZA ； 步驟三，當發(fā)送和接收過程結(jié)束后，ZA根據(jù)評估策略對收到的提議(Offer)進行評估并根據(jù)評估的結(jié)果進行相應(yīng)的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法，其特征是步驟二中，所述HGA的流程是 a.產(chǎn)生初始種群，其中包含使Agent效用最高的I個個體以及從初始種群集合中隨機選取的n-1個個體； b.計算種群中個體的適應(yīng)度,并按照適應(yīng)度大小對種群中的個體排序； c.如個體的提議能滿足對方的要求，則輸出該適應(yīng)度最高的個體作為本輪協(xié)商的提議，HGA操作結(jié)束，否則產(chǎn)生下一代種群； d.產(chǎn)生下一代種群的步驟包括 d-1.按比例r將本代中適應(yīng)度最高的個體復(fù)制到下一代中，r取值0. I ；d-2.判斷下一代個體數(shù)目是否符合需要，若是，則計算新一代種群中個體的適應(yīng)度，并按照適應(yīng)度大小對新種群中的個體排序，否則按照交叉率P。對個體進行交叉，按照變異率Pm進行個體的變異； 其中，交叉率P。為 (fit — fit \p— P W——I—mM........I ftf > fii _Cl V ClCl /js.^ JttIar^g — Jliavg Pc=ifh- IKm < JKvg 上式中打丨_和fitavg分別為群體的最大適應(yīng)度和平均適應(yīng)度，，fitlarge為要交叉?zhèn)€體中較大的適應(yīng)度。
變異率Pm為 /'—(/》—/>,)XiHlssizfi!)..., fit>fit wI V ml m2, 4、^ ^ t J avg Pm ****** "-/, Iiwx -f m'g .Utos <jK.g 其中Pc^ Pc^Pf Pm2均為小于i大于o的常數(shù)。
d-3.以一定的概率P接受惡化解，從而使算法具有更強的逃脫局部極值和避免過早收斂的全局優(yōu)化能力.對于上一代種群中的個體j，進過交叉或者變異之后得到的在新種群中的相應(yīng)個體j'被接受的概率為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法，其特征是所述適應(yīng)度由適應(yīng)度函數(shù)fit確定，其定義方式是 1)定義效用函數(shù)。
為了評價參與協(xié)商的每個Agent的效用，定義Agent a在多議題向量;上的效用函數(shù)為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法，其特征是所述步驟三中，針對協(xié)商時間內(nèi)協(xié)商達成、協(xié)商時間內(nèi)協(xié)商未達成以及協(xié)商時間到但協(xié)商未達成三種情況，規(guī)定相應(yīng)的處理方式；具體的評估策略為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于HGA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點任務(wù)協(xié)商方法。該方法依次包括如下步驟步驟一，在任務(wù)協(xié)商開始前，先將協(xié)商中招標方的需求表示為ZA的議題，同時將投標方的資源表示為TA的議題；步驟二，協(xié)商開始后，TA利用HGA根據(jù)提議生成策略生成提議，然后發(fā)送給ZA；步驟三，當發(fā)送和接收過程結(jié)束后，ZA根據(jù)評估策略對收到的提議行評估并根據(jù)評估的結(jié)果進行相應(yīng)的處理。本發(fā)明方法的優(yōu)點是1.將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的任務(wù)協(xié)商問題轉(zhuǎn)換為Agent議題的協(xié)商問題，實現(xiàn)任務(wù)的自主協(xié)商；2.協(xié)商得到結(jié)果使得協(xié)商各節(jié)點的效用總和近似于最高社會效益；3.提高了協(xié)商的效率；4.提高了協(xié)商的靈活性和完成率。
文檔編號H04W84/18GK102752810SQ20121021015
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者張輝, 徐軍霞, 楊治, 王雷, 耿霞, 賈幼鵬, 陳代偉, 顧寄南 申請人:江蘇大學(xué), 鎮(zhèn)江中煤電子有限公司