面向节能的无线多传感器H∞融合估计.pdf

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1、第42卷第3期浙江工业大学学报Vo1．42No．32014年6月JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJun．2014面向节能的无线多传感器H∞融合估计张文安，薛东国，俞立(浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023)摘要：研究了一类WSNs环境下具有能量约束的无线多传感器系统H。。融合估计问题．通过提出一种新的节能传输策略，即降低节点到融合中心的信息发送频率，将融合估计系统建模成一类离散时间周期系统．基于融合估计误差周期系统，采用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术，导

2、出了能量受限情况下系统渐近稳定且具有给定H。。性能指标的充分条件，并给出了H。。融合估计器的设计方法．最后，通过一个仿真算例验证所提出设计方法的有效性．关键词：H。。融合估计；节能；无线传感器网络；线性矩阵不等式中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1006—4303(2014)03—0237～06Energy—efficientHoofusionestimationforwirelesssensornetworkSZHANGWen-an，XUEDong—guo，YULi(CollegeofInformatio

3、nEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310023，China)Abstract：ThispaperinvestigatestheH。。fusionestimationproblemforwirelesssensornetworks(WSNs)withenergyconstraint．Anenergy-efficienttransmissionstrategyisproposedbyreducingthemeasurementstransmissionr

4、atefromthesensorstothefusioncenter，andthefusionestimationsystemisdescribedasalineardiscrete—timeperiodicsystemmode1．Then，byusingtheLyapunovstabilitytheoryandLinearmatrixinequality(LMI)technique，asufficientconditionispresentedfortheestimationsystemtobeasymptotica

5、llystableandensureaprescribedH。。performance．Moreover，adesignmethodfortheH。。fusionestimatorisalsopresented．Finally，anumericalexampleisgiventodemonstratetheeffectivenessoftheproposedapproach．Keywords：H。。fusionestimation；energyefficient；WSNs；linearmatrixinequality(

6、LMI)无线传感器网络(Wirelesssensornetwork，池供电，而且在多数应用场景下，一旦网络部署完WSN)是一种部署在监测区域内由大量传感器构成成，很难给节点补给能量，而且研究表明的数据传输的自组织网络，它通过多传感器融合估计来精确提是消耗节点能量的主要因素H]．通过降低传感器节取监测对象信息．WSN在军事应用、环境监测、精点间的通信量可以达到节能的目的，但同时会降低准农业、医疗卫生、制造业、智能楼宇、交通运输、城融合估计所能达到的估计性能．因此，如何权衡融合市管理、灾难预警与救助等诸多领域都具有广泛的估

7、计性能和节点能量消耗之间的关系，设计出具有应用前景[】_3J．在WSN中，密集分布的传感器节点能量约束的融合估计器具有一定的难度．这个问题采集监测对象信息并传输给固定的融合中心(如汇在过去几1O年吸引了许多学者的研究，主要有两种聚节点)其领域内的融合节点进行融合估计，需要大方法来解决这个问题：量化方法[5_6]和维数压缩方量节点间的数据传输．一般情况下，WSN节点由电法r7_8_．它们的主要思想是通过量化和降维，用较少收稿日期：2013—1l_25基金项目：国家自然科学基金资助项目(61104063)；教育部博士点基金

8、资助项目(20113317120001)作者简介：张文安(1982一)，男，浙江洞头人，教授，研究方向为信息融合估计与大系统分布式控制，E—mail：wazhang@zjut．edu．en．浙江工业大学学报第42卷的比特数表示测量信号，减少内容字段在数据包中号，定义节点集{s-．，⋯，}和{，⋯，占用的位数，从而减小包长和通信量来