[发明专利]无线传感器网络的分布式融合估计方法

说明书

本公开提供了一种无线传感器网络的分布式融合估计方法，包括以下步骤：操作S1，设置各个节点之间的通信关系；操作S2，测得自身估计数据；操作S3，分别获取邻居估计数据；操作S4，确定邻居估计数据集合；操作S5，根据邻居估计数据集合更新自身估计数据；操作S6，重复操作S3至操作S5，自身估计数据收敛并趋于一致，停止操作。上述分布式融合估计方法大大降低了能量消耗，根据邻居估计数据集合更新自身估计数据的方式具有较好的可扩展性和自组织性，此种更新方式的容错性和可靠性较高，该方法尽可能地降低了欺骗攻击对最终估计结果的影响，使无线传感器网络具有较强的鲁棒性。

技术领域

本公开涉及分布式信息处理领域，尤其涉及一种无线传感器网络的分布式融合估计方法。

背景技术

无线传感器网络是由部署在检测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息。它可以用来完成环境监测、目标定位、军事监控等任务，应用领域包括军事、航空、救灾、医疗、家居、工业等。

无线传感器网络对未知物理量进行观测并利用融合估计算法对其估计，可以有效避免单个传感器错误率高、不确定性大等局限性，提高无线传感器网络参数估计的鲁棒性和精确性。传统的多传感器融合估计算法是通过融合中心收集所有节点的观测信息并进行相应处理。这种方法一方面由于网络结构和通信带宽等的限制，会带来大量的能量消耗，另一方面由于中心节点的存在，容错性和可靠性会大大降低。无线传感器网络中传感器节点进行无线通信时，由于无线网络的开放性，节点发送的数据可能会遭受欺骗攻击，从而可以被修改成任意值，造成融合估计算法失效的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提出了一种无线传感器网络的分布式融合估计方法，以至少解决上述现有技术中存在的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本公开提供了一种无线传感器网络的分布式融合估计方法，其中，包括以下步骤：

操作S1：设置无线传感器网络中N个传感器节点之间的通信关系，其中，N为大于等于1的整数；

操作S2：测得每个传感器节点的自身估计数据；

操作S3：每个传感器节点分别获取邻居估计数据，邻居估计数据表征为每个传感器节点在无线传感器网络中具有通信关系的传感器节点的自身估计数据；

操作S4：根据无线传感器网络受欺骗攻击状态对每个传感器节点获取的邻居估计数据进行筛选，确定每个传感器节点的邻居估计数据集合；

操作S5：每个传感器节点根据邻居估计数据集合更新自身估计数据；

操作S6：重复操作S3至操作S5，无线传感器网络中每个传感器节点的自身估计数据收敛并趋于一致，停止操作。

可选地，操作S1包括：

操作S11：在无线传感器网络中选取4F+1个第一无线传感器节点，设置4F+1个第一无线传感器节点之间的相互通信关系，构成第一通信拓扑；其中，F为所述无线传感器网络中每个所述传感器节点的最大受欺骗攻击通信关系的个数，4F+1≤N，F为大于等于0的整数；

操作S12：在第一通信拓扑上添加第二无线传感器节点；设置第一通信拓扑中至少有2F+1个第一无线传感器节点能够与第二无线传感器节点通信；

操作S13：重复操作S12，直至第二无线传感器节点的个数与第一无线传感器节点的个数之和为N。

可选地，操作S2包括：

收集每个传感器节点测得的传感器节点的自身节点估计数据为：