动态博弈下温室无线传感器网络功率控制优化Power control optimization of greenhouse WSN based on dynamic game
李瑜玲;吴华瑞;黄媛;缪祎晟;杨英茹;田国英;
摘要(Abstract):
蔬菜温室内植株和温室结构会影响无线传感器网络信号传输,同时节点间相互干扰也会造成网络性能下降。考虑温室无线传感器网络对高容量低能耗功率控制方案的需求,首先以黄瓜温室为例,通过实验对信号损耗特性进行测试,并建立了信号路径损耗模型。基于此,引入节点信噪比阈值和节点剩余能量均衡比为每个无线传感器节点定义效益函数,在动态博弈下研究了温室无线传感器网络功率控制方案,并得到节点效益函数的适宜匹配权重因子。仿真结果表明,该方案基于设施黄瓜温室无线信号传输特性提供了1种功率控制策略,节点通过动态感知剩余能量与路径损耗能够实施高效节能的功率控制方案,从而降低网络能量损耗,提高网络传输性能。
关键词(KeyWords): 黄瓜温室;路径损耗;动态博弈;网络功率控制
基金项目(Foundation): 河北省重点研发计划(19226919D)
作者(Author): 李瑜玲;吴华瑞;黄媛;缪祎晟;杨英茹;田国英;
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DOI: 10.13320/j.cnki.jauh.2021.0018
参考文献(References):
- [1]章铁军,宫彬彬,刘永泉.基于物联网的设施蔬菜环境远程监控系统的设计及应用[J].河北农业大学学报,2016,39(1):119-125.
- [2]苏光灿,毛罕平,邢高勇,眭旸.温室高湿环境下433 MHz无线信道传播特性研究[J].农机化研究,2019,41(11):198-204.
- [3]胡黄水,赵航,赵思远,等.基于路径损耗自学习的WSN功率控制方法[J].长春工业大学学报,2018,39(2):113-119.
- [4]Kubisch M,Karl H,Wolisz A,et al.Distributed algorithms for transmission power control in wireless sensor networks[C]//2003 IEEE Wireless Communications and Networking,2003.WCNC 2003,New Orleans,LA,USA:IEEE,2003,558-563.https://doi.org/10.1109/WCNC.2003.1200410.
- [5]Yu J,Noel E,Tang K W.Degree constrained topology control for very dense wireless sensor networks[C]//2010 IEEEGlobal Telecommunications Conference.GLOBECOM2010,Manm,FL,USA:IEEE,2010.https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2010.5683528.
- [6]Mackenzie A B,Dasilva L A.Game theory for wireless engineers[J].Synthesis Lectures on Communications,2006,1(1):1-86.
- [7]Koskie S,Gajic Z.A nash game algorithm for SIR-based power control in 3G wireless CDMA networks[J].IEEE/ACM Transactions on Networking,2005,13(5):1017-1026.
- [8]Yang G,Li B,Tan X,et al.Adaptive power control algorithm in cognitive radio based on game theory[J].Communications Iet,2015,9(15):1807-1811.
- [9]Mehmood K,Niaz M T,Kim H S.A power control mean field game framework for battery lifetime enhancement of coexisting machine-type communications[J].Energies,2019,12(20):3819.
- [10]赵东来,王钢,郑黎明,等.超密集网络中非合作博弈的功率分配算法[J].哈尔滨工业大学学报,2020,52(5):30-34.
- [11]滕志军,Zhijun T,许媛媛,等.合作博弈下无线传感器网络功率控制策略[J].哈尔滨工业大学学报,2019,51(11):82-88.
- [12]滕志军,吕金玲,张力,等.WSN中基于博弈论的节点功率控制算法[J].控制理论与应用,2018,35(5):717-721.
- [13]郝晓辰,姚宁,解力霞,等.联合功率与信道的WSN生命期优化博弈算法[J].通信学报,2019,40(4):62-70.
- [14]郝晓辰,刘金硕,姚宁,等.无线传感器网络基于容量和传输能耗的功率与信道联合博弈算法[J].电子与信息学报,2018,40(7):1715-1722.
- [15]Cama-Pinto D,Damas M,Holgado-Terriza J A,et al.Path loss determination using linear and cubic regression Inside a classic tomato greenhouse[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2019,16(10):1744.
- [16]韩文霆,王毅.西红柿温室内无线传感器网络2.4GHz信道传播特性[J].农业机械学报,2014,45(10):264-271.
- [17]黄学文,王冠,周胜源,等.车联网中V2R通信功率分配策略[J].太赫兹科学与电子信息学报,2018,16(3):516-521.
- [18]郑耿忠,刘三阳,齐小刚.基于非合作博弈的无线传感器网络功率控制研究[J].控制与决策,2011,26(7):1014-1018.
- [19]徐宁,胡晓辉,李慧玲,等.一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法[J].信息与控制,2019,48(2):156-163.
- [20]许勇,柯梦雅,刘芬,等.基于非合作博弈的WBANs功率控制算法[J].系统仿真学报,2018,30(4):1601-1607.
- [21]董玉浩,赵学军,袁修久,等.数据链中功率控制的改进算法[J].四川兵工学报,2019,40(7):144-147.