恭喜东南大学;深圳市三旺通信股份有限公司曹向辉获国家专利权
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龙图腾网恭喜东南大学;深圳市三旺通信股份有限公司申请的专利一种远程状态估计系统中能量有效的传感器休眠调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115226056B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210816443.2,技术领域涉及:H04W4/38;该发明授权一种远程状态估计系统中能量有效的传感器休眠调度方法是由曹向辉;王佳;熊伟设计研发完成,并于2022-07-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种远程状态估计系统中能量有效的传感器休眠调度方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种远程状态估计系统中能量有效的传感器休眠调度方法,该方法包括以下几个步骤:步骤1:初始化系统参数,步骤2:在远程状态估计系统运行的每个时隙初,调度器确定出系统中当前处于活跃模式的传感器集合;步骤3:调度器在活跃传感器集合中选择Max‑Weight值最大的传感器进行调度;步骤4:调度器通过模拟系统运行确定出被调度传感器在下个周期需要休眠的时长;步骤5:若被调度传感器的数据发送成功,调度器返回传感器的ACK会携带步骤4中计算出的休眠时长;步骤6:传感器根据该休眠时长设定休眠时间,切换至休眠模式,待休眠结束后切换回活跃模式。本方法在状态估计误差的表现上远优于休眠时间固定方法,并且能耗低。
本发明授权一种远程状态估计系统中能量有效的传感器休眠调度方法在权利要求书中公布了:1.一种远程状态估计系统中能量有效的传感器休眠调度方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1,初始化系统参数,为系统中的传感器引入休眠模式,传感器休眠时停止采样、发送数据以节约能量;步骤2,在远程状态估计系统运行的每个时隙初,调度器确定出系统中当前处于活跃模式的传感器集合;步骤3,调度器在活跃传感器集合中选择Max-Weight值最大的传感器进行调度;步骤4,调度器通过模拟系统运行确定出被调度传感器在下个周期需要休眠的时长;步骤5,若被调度传感器的数据发送成功,调度器返回传感器的ACK会携带步骤4中计算出的休眠时长;步骤6,传感器根据该休眠时长设定休眠时间,切换至休眠模式,待休眠结束后切换回活跃模式;其中,步骤1中,初始化系统参数,包括系统i的系统矩阵Ai、输入矩阵Bi、系统噪声的方差Σi、传感器发送数据的能耗Etran、传感器在一个时隙内保持活跃模式的能耗Eon、传感器在一个时隙内保持休眠模式的能耗Eoff以及收包率pi,同时为系统中的传感器引入休眠模式,传感器休眠时停止采样、发送数据以节约能量;步骤2中系统运行的每个时隙初,调度器确定出系统中当前处于活跃模式的传感器集合: 其中Uik为第k个时隙初之前估计器∈i收到的最近的来自传感器发送的数据的产生时间,Ti为传感器当前设置的休眠时长;步骤3中调度器在活跃传感器集合中选择Max-Weight值最大的传感器进行调度:估计器∈i根据上次收到的系统状态估计出当前的系统状态,这取决于估计器∈i当前的信息年龄大小: 其中xk,i表示系统i在时隙k时的系统状态,表示估计器估计的系统i在时隙k时的系统状态,uk,i表示系统i在时隙k时的系统输入,Wk,i表示系统i在时隙k时的系统噪声,Δik表示系统i在时隙k时的信息年龄大小,系统i的状态估计均方误差从信息年龄的视角来描述: 其中tr·为矩阵的迹,系统主要以优化状态估计均方误差为目标: 其中K为系统时域,M为子系统数量,对于每个时隙,系统的状态为: 定义如下正定Lyapunov函数: Lyapunov漂移为: 将Lyapunov函数代入上式得到: 因为有: 所以得到: 因此,为了降低系统中基于信息年龄的状态估计均方误差,每个时隙都需要最小化上式,由于信道冲突约束,每个时隙最多调度一个传感器发送数据,挑选Max-Weight值最大的传感器进行调度: 步骤4中调度器通过模拟系统运行确定出被调度传感器在下个周期需要休眠的时长:通过模拟后续时隙中传感器的运行情况,预测出当前被调度传感器下一次MWik值超过所有活跃传感器的MWik值的时刻,令当前传感器休眠至该时刻,也就是期望需要调度该传感器时该传感器刚好苏醒,其过程如下:1当前被调度传感器的序号记作idx;2初始化模拟运行参数,令T′i=Ti、T′idx=0、U′ik+1=Uik、U′idxk+1=k以及t=0;3开启模拟运行循环,每次循环开始时令t=t+1;4若t1:令U′ik+t=U′ik+t-1,生成一个值属于[0,1]的随机数r,若r≤ηptempIdx,则令U′tempIdxk+t=k+t-1;5更新信息年龄大小:Δ′ik+t=k+t-U′ik+t,获取此时处于活跃模式的传感器集合:获取此时Max-Weight值最大的传感器序号:其中用模拟值Δ′ik+t替代Δik+t;6当idx与tempIdx相等时,结束模拟运行过程,退出循环,被调度传感器在下个周期需要休眠的时长为t-1。
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