基於無線感測器網路的複雜網路動力演化分析與最佳化

《基於無線感測器網路的複雜網路動力演化分析與最佳化》是依託武漢大學，由丁李擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於無線感測器網路的複雜網路動力演化分析與最佳化
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：丁李
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

本項目從無線感測器網路的基本特徵和套用需求出發，研究具有無線感測器網路特徵的複雜網路社團結構建模、動力演化性能極限分析與綜合最佳化問題。主要研究內容包括：基於無線感測器網路的分簇結構特徵，建立具有變核的複雜網路社團結構模型並進行統計特性分析；基於無線感測器網路節點之間信息傳遞受無線通信約束和節點能量有限的特徵，研究在無線通信參量和控制信號能量兩類約束下的複雜網路動力演化性能極限問題；綜合考慮複雜網路社團拓撲特徵和兩類約束，研究複雜網路動力演化的權衡最佳化設計問題。通過本項目研究，將獲得具有變核社團結構的複雜網路統計學特性，得到深入刻畫通信參量、控制信號能量與複雜網路動力演化性能極限的定量關係和權衡設計準則。這些研究一方面將拓寬複雜網路理論研究的涵蓋面；另一方面，相應的結果將為無線感測器網路的分析與設計提供有力的理論指導。

結題摘要

本項目結合無線感測器網路的特徵和套用需求，研究具有感測器網路特徵的複雜網路建模、動力演化過程分析和系統最佳化設計問題。項目組研究了具有變核的複雜網路社團結構問題，給出了這類網路的建模方法，並對其統計學特性進行了相應的分析。研究結果既能為無線感測器網路的構建提供依據，也能為其它具有增長性和社團結構的網路分析提供一定的指導；研究了時間驅動控制策略下，受通信約束的多主體系統一致性動力演化問題，一方面研究了具有二階動力學特徵的多主體系統在異採樣信息條件下對採樣周期的限制，另一方面研究了具有二階動力學特徵的多主體系統在僅能獲取一階採樣信息時對採樣周期的限制，分析了相應的系統的動力演化收斂性，並以收斂速度和衰減率作為性能指標研究其相應的收斂性能，為在保證動力演化收斂的條件下節約系統能量提供了最佳化設計方案；研究了事件驅動控制策略下，多主體系統蜂擁動力演化控制問題，通過集中式和分散式的事件驅動方法分別實現了領導-跟隨多主體系統和不具有領導者的多主體系統的蜂擁控制。其中，集中式的事件驅動控制，能有效降低控制執行次數，減少控制能量消耗；分散式的事件驅動控制，能有效降低簇頭節點的能量消耗和節點之間的通訊消耗，在節點能量有限的情況下延長網路的使用壽命。本項目將複雜網路建模與統計特性分析研究、複雜系統動力學研究與無線感測器網路的套用研究相結合，拓展了複雜系統理論，獲得的結果對無線感測器網路的構建具有一定的套用指導意義。項目共完成研究論文38篇，其中國際期刊論文23篇，包括21篇SCI收錄期刊論文和2篇SCI源刊論文，15篇會議論文。