1.一種基于預(yù)測(cè)的及時(shí)加權(quán)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法,其特征在于:包括以下步驟:
步驟S1:初始化處理:初始化融合決策值R0,采用全部節(jié)點(diǎn)的平均值作為初始融合決策值R0,具體采用下式:
其中,R0為初始化融合決策值,r0i為傳感節(jié)點(diǎn)i在初始化階段的檢測(cè)匯報(bào)值,n為場(chǎng)景中傳感節(jié)點(diǎn)總數(shù);
步驟S2:初始化每個(gè)傳感加權(quán)值ω0i:
采用下式計(jì)算每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的加權(quán)值ω0i:
ω0i=ωiP+Δω0i;
其中,ωiP為比例加權(quán)因子,它在初始化后幾乎不變,是整個(gè)權(quán)值的重要參與因素;Δω0i為初始化時(shí)的積分加權(quán)因子,也即時(shí)刻0時(shí)的積分加權(quán)因子,其在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中被動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),從而提高系統(tǒng)的自適應(yīng)特性;所述初始化積分加權(quán)因子Δω0i的值為0;
步驟S3:進(jìn)入實(shí)時(shí)檢測(cè):通過Kalman濾波器預(yù)測(cè):在獲得了t-1時(shí)刻的融合值Rt-1后,系統(tǒng)通過Kalman濾波器預(yù)測(cè)t時(shí)刻的數(shù)據(jù)融合值Et,從而為后續(xù)的及時(shí)時(shí)間控制做出準(zhǔn)備;
步驟S4:計(jì)算數(shù)據(jù)融合結(jié)果:在t時(shí)刻,每收到一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)i的匯報(bào)rti時(shí)都按下式計(jì)算粗略融合結(jié)果R’t:
其中,k為當(dāng)前獲得的報(bào)告的傳感節(jié)點(diǎn)的總數(shù),k<n,n為場(chǎng)景中所有傳感節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù),ωti為t時(shí)刻傳感節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)值,rti為t時(shí)刻傳感節(jié)點(diǎn)i的報(bào)告數(shù)據(jù);
步驟S5:設(shè)置一個(gè)閾值λ,當(dāng)粗略結(jié)果R’t與Kalman濾波器預(yù)測(cè)的結(jié)果Et之間的差小于閾值λ時(shí),即:
||Et-R′t||<λ;
將粗略結(jié)果R’t作為t時(shí)刻的數(shù)據(jù)融合最終結(jié)果值Rt,并結(jié)束t時(shí)刻的數(shù)據(jù)融合計(jì)算,停止接收其他傳感節(jié)點(diǎn)的后續(xù)報(bào)告;
S6:根據(jù)新獲得的數(shù)據(jù)融合結(jié)果Rt,按下式修正加權(quán)值:
ωti=ωiP+Δωti;
其中,ωiP為比例加權(quán)因子,它在初始化后幾乎不變,是整個(gè)權(quán)值的重要參與因素;Δωti為t時(shí)刻的積分加權(quán)因子,其在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中被動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),從而提高系統(tǒng)的自適應(yīng)特性;令t=t+1,并返回步驟S3,進(jìn)入下一時(shí)刻的計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)測(cè)的及時(shí)加權(quán)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法,其特征在于:步驟S2中,所述比例加權(quán)因子ωiP的計(jì)算在系統(tǒng)初始化確定了R0后進(jìn)行,依據(jù)各節(jié)點(diǎn)采集值與R0之間的差確定,計(jì)算式如下:
di=||r0i-R0||;
di-norm=δ·(1-di/dmax);
其中,di表示傳感節(jié)點(diǎn)i的匯報(bào)值與初始化融合值R0之間的差,di-norm為將di進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作得到的值,dmax為測(cè)試場(chǎng)景中最大的di值,δ為用戶指定的數(shù)值調(diào)整系數(shù),μ、σ為正態(tài)分布函數(shù)的參數(shù),由用戶指定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)測(cè)的及時(shí)加權(quán)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法,其特征在于:步驟S5中,t時(shí)刻的積分加權(quán)因子Δωti依賴于t時(shí)刻傳感節(jié)點(diǎn)i的匯報(bào)值rti與融合值Rt之間的差值:
dti=||rti-Rt||;
其中,rti為時(shí)刻t傳感節(jié)點(diǎn)i的匯報(bào)值,Rt為時(shí)刻t計(jì)算出的融合值,計(jì)算出的dti為兩者之間的差值;將所有的dti從小到大進(jìn)行排序,并設(shè)定調(diào)整參數(shù)ε,當(dāng)與傳感節(jié)點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的dti位于隊(duì)列的前ε位時(shí),對(duì)應(yīng)的Δωti可獲得增量γ的獎(jiǎng)勵(lì),即:
Δωti=Δω(t-1)i+γ;
當(dāng)與傳感節(jié)點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的dti位于隊(duì)列的后ε位時(shí),對(duì)應(yīng)的Δωti可獲得減量γ的懲罰,即:
Δωti=Δω(t-1)i-γ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)測(cè)的及時(shí)加權(quán)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法,其特征在于:所述傳感節(jié)點(diǎn)由任意一種微控制器作為中央處理器構(gòu)成,包括模擬或數(shù)字轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的傳感器器件,并通過有線或無(wú)線的方式組成傳感器網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于預(yù)測(cè)的及時(shí)加權(quán)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法,其特征在于:有線組網(wǎng)方式采用:RS-485總線、CAN總線、工業(yè)以太網(wǎng)或常規(guī)以太網(wǎng)方式;無(wú)線組網(wǎng)方式采用:ZigBee蜂窩式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、2.4G RF射頻網(wǎng)絡(luò)方式、無(wú)線以太網(wǎng)WiFi方式或移動(dòng)通信3G/4G網(wǎng)絡(luò)方式。