传感器网络中动态信道环境下保性能的能量协同优化策略研究

基于无线传感器网络的状态估计与控制问题的研究已为信息技术领域最具挑战性的课题之一。针对具有带宽受限、信道动态和能量约束等固有特性的传感器网络的状态估计与控制系统设计问题，本项目遵循跨层设计的思想，以建立面向应用性能指标（估计/控制性能）的能量协同优化理论为目标，采用理论分析与实验验证相结合的方法，在研究典型动态信道增益估计与预测理论的基础上，重点研究保估计性能的集中、分布式节点传输功率控制理论，能量优化路由选择理论，以估计性能为中间变量，研究传感器网络能量约束与控制性能的直接参数化关系，研究有能量约束的保性能控制补偿器、直接控制器存在理论及控制与能量优化协同设计方法，面向工程应用，利用最优估计、鲁棒最优控制理论和约束优化理论，建立一套新的具有完整性的物理层－网络层－应用层协同设计方法。同时对理论结果进行仿真验证并开发基于网络化声纳传感的跟踪/拦截系统。

由于带宽受限、信道动态和能量约束等传感器网络固有特性，基于无线传感器网络的状态估计与控制问题是信息技术领域极具挑战性的热点研究课题。本项目遵循跨层设计的思想，以面向应用性能指标（估计/控制性能）的能量协同优化理论为目标，在研究典型动态信道增益估计和预测理论的基础上，利用凸优化、最优估计、鲁棒最优控制理论和约束优化理论，采用理论分析与实验验证相结合的方法，建立了一套新的具有完整性的物理层——网络层——应用层协同设计理论，主要包括保估计性能的集中/分布式节点传输功率控制、能量优化的路由选择、网络能量约束与控制协同设计等关键技术。这些研究成果将广泛应用于工业自动化、公共安全、环境保护和城市建设等众多领域，具有极大的理论意义和应用前景。