《分散式共識無線感測器網路廣播Gossip算法研究》是依託哈爾濱工業大學，由吳少川擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：分散式共識無線感測器網路廣播Gossip算法研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳少川
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Gossip算法由於採用了隨機行走模式來傳遞數據，和端到端基於路由的通信方式相比，有效地避免了擁塞和路徑失效問題，因而更適合於分散式的無線感測器網路。作為一個重要的套用，基於Gossip算法的分散式共識得到了國際上的廣泛研究。但是，這一領域現有的研究成果普遍集中於成對Gossip算法，收斂速度慢並只能用於對稱鏈路的網路。而近幾年出現的廣播Gossip算法，不但可以有效利用無線信道的單向廣播特性，還可以在一次疊代過程中使多個節點完成數據平均，因此具有更優越的性能。但是目前國際上的廣播Gossip算法，或者無法收斂於初始狀態的均值，或者無法證明其收斂性。針對這些問題，本項目將在國際上首次提出在數學上可證明共識收斂於均值的廣播Gossip算法；並首次在廣播Gossip算法中提出加擾參數的上確界和最最佳化；首次分析廣Gossip聊算法在信道干擾條件下的收斂性能以及在量化誤差環境下的收斂精度性能。
結題摘要
Gossip算法由於其不需要特定的路由即可完成節點間的信息交換，所以特別適合於分散式共識信號處理，並被廣泛地套用於無線感測器網路的分散式同步、分散式負載均衡和分散式參數估計等領域。目前國際上提出的各種Gossip算法，存在著收斂速度慢或無法收斂到初始狀態均值等各種問題。針對這一現狀，本項目提出了一系列利用無線信道廣播特性來加速收斂的廣播Gossip算法。並且本項目從數學上證明了所提出的各種算法能夠保證收斂性，最重要的是其中的UBGA算法能夠證明收斂到初始狀態均值，這也是國際上所提出的第一個能證明收斂到平均共識的廣播Gossip算法。針對新提出的廣播Gossip算法需要節點獲知其出度信息才能保證收斂到初始狀態均值的實現問題，這一條件在工程中通常是很難保證的，因此本項目還提出了基於偵聽的Gossip算法，該算法具有和廣播Gossip算法相似的收斂速度，但更容易工程實現。此外，本項目針對無線信道易受到干擾、無線感測器節點可能移動和無線信道頻寬受限等問題，分析了在移動和非理想信道條件下Gossip算法的收斂性和收斂誤差。最後，本課題還開展了Gossip算法在分散式定位和分散式壓縮感知等方面的研究。本項目的研究成果填補了國際上的研究空白，具有重要的理論意義和實用價值。
