[发明专利]一种保证静态目标检测质量的无源传感节点部署调度方法

权利要求书

1.一种保证静态目标检测质量的无源传感节点部署调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1考虑区域中有M个目标点和N个能量源，目标点用集合O＝{o₁,o₂,…,o_M}表示，能量源用集合C＝{c₁,c₂,…,c_N}表示，在给定时间周期T内，无源传感节点需要捕获射频能量源发出的无线电波能量进行充电，然后对目标点进行信号采样和联合检测，检测噪声Q服从均值为0，方差为σ²的正态分布；

步骤2将区域均匀划分成为X×Y个网格，网格大小由精度要求和计算能力决定，无源传感节点的候选部署位置设定为各网格中心，且在一个网格内可同时部署多个无源传感节点，网格中心用集合G＝{g₁,g₂,…,g_X×Y}；将时间周期T划分为K个等长的时隙，用集合Γ＝{t₁,t₂,…,t_K}表示，时隙大小由精度要求和计算能力决定；

步骤3对于每一个网格中心g_i∈G，计算若无源传感节点部署在该处，在T时间内可活跃工作的时隙个数a_i，对于Γ中的每个时隙t_k∈Γ，k＝1,2,…,K，计算无源传感节点若在网格g_i的t_k时隙工作，系统在t_k时隙的第一目标函数值，与不选取网格g_i的t_k时隙工作情况下，系统在t_k时隙的第一目标函数值进行比较，选取对应第一目标函数值下降最大的a_i个时隙作为无源传感节点在g_i处的工作时隙，其余K-a_i个时隙作为充电时隙，计算网格g_i的第二目标函数值；

步骤4遍历所有网格，新增无源传感节点部署在使得第二目标函数值最小的网格中，如果部署于多个网格的第二目标函数值相等，则新增无源传感节点随机部署于其中一个网格中；

步骤5判断当前部署方案下的第二目标函数值是否为0，若为0，能保证对区域内静态目标的检测质量满足系统要求，进入步骤6；否则，重复步骤3；

步骤6假设结束操作后共部署了Z个无源传感节点，用集合G'＝{g'₁,g'₂,…,g'_Z}表示Z个无源传感节点的位置，以下会用无源传感节点位置直接指代该无源传感节点，用集合S＝{S₁,S₂,…,S_Z}表示Z个无源传感节点的调度方案，其中的表达式为：

计算无源传感节点的初始充电时间T_ini；

所述步骤3中，无源传感节点在网格中心g_i∈G处，在T时间内可活跃工作的时隙个数的计算方法为：

其中，P_c为采样检测的功率，由传感模块自身的参数决定，是网格中心g_i处的充电功率，由公式(3)计算得到：

其中，w是整流效率，G_s是发送天线增益，G_r是接收天线增益，L_p是极化损耗，λ是波长，ε是调节参数，以保证取值有限，是能量源c_n与网格中心g_i之间的距离，P_s是能量源的发射功率；

所述步骤3中，系统在t_k时隙的第一目标函数的表达式为：

其中，β是系统要求的目标点检测率，是在时隙t_k内对目标点o_m的检测率，由公式(5)计算得到：

其中，是位于距离目标点o_m的融合检测半径R范围内，在时隙t_k内处于工作状态的无源传感节点个数，是自由度为的卡方分布的累积分布函数，是时隙t_k内目标点o_m的信号检测阈值，由公式(6)计算得到：

其中，是自由度为的卡方分布的累积分布函数的逆函数，α是系统要求的虚警率，公式(5)中的是融合检测半径R内在时隙t_k内处于工作状态的第x个无源传感节点与目标点o_m之间的距离，是距离目标点处的信号强度，由公式(7)计算得到：

其中，W₀是源信号强度，u是信号衰减系数，d₀是单位距离；

所述步骤3和步骤4中，网格g_i的第二目标函数的表达式为：

所述步骤6中，T_ini的确定方法为：

其中，是无源传感节点g'_z的充电功率，由公式(3)计算得到。

2.如权利要求1所述的一种保证静态目标检测质量的无源传感节点部署调度方法，其特征在于：所述融合检测半径R的确定方法为：

其中，W^-1是公式(7)中信号强度函数的逆函数。