基于无线传感器网络的复杂网络动力演化分析与优化

本项目从无线传感器网络的基本特征和应用需求出发，研究具有无线传感器网络特征的复杂网络社团结构建模、动力演化性能极限分析与综合优化问题。主要研究内容包括：基于无线传感器网络的分簇结构特征，建立具有变核的复杂网络社团结构模型并进行统计特性分析；基于无线传感器网络节点之间信息传递受无线通信约束和节点能量有限的特征，研究在无线通信参量和控制信号能量两类约束下的复杂网络动力演化性能极限问题；综合考虑复杂网络社团拓扑特征和两类约束，研究复杂网络动力演化的权衡优化设计问题。通过本项目研究，将获得具有变核社团结构的复杂网络统计学特性，得到深入刻画通信参量、控制信号能量与复杂网络动力演化性能极限的定量关系和权衡设计准则。这些研究一方面将拓宽复杂网络理论研究的涵盖面；另一方面，相应的结果将为无线传感器网络的分析与设计提供有力的理论指导。

本项目结合无线传感器网络的特征和应用需求，研究具有传感器网络特征的复杂网络建模、动力演化过程分析和系统优化设计问题。项目组研究了具有变核的复杂网络社团结构问题，给出了这类网络的建模方法，并对其统计学特性进行了相应的分析。研究结果既能为无线传感器网络的构建提供依据，也能为其它具有增长性和社团结构的网络分析提供一定的指导；研究了时间驱动控制策略下，受通信约束的多主体系统一致性动力演化问题，一方面研究了具有二阶动力学特征的多主体系统在异采样信息条件下对采样周期的限制，另一方面研究了具有二阶动力学特征的多主体系统在仅能获取一阶采样信息时对采样周期的限制，分析了相应的系统的动力演化收敛性，并以收敛速度和衰减率作为性能指标研究其相应的收敛性能，为在保证动力演化收敛的条件下节约系统能量提供了优化设计方案；研究了事件驱动控制策略下，多主体系统蜂拥动力演化控制问题，通过集中式和分布式的事件驱动方法分别实现了领导-跟随多主体系统和不具有领导者的多主体系统的蜂拥控制。其中，集中式的事件驱动控制，能有效降低控制执行次数，减少控制能量消耗；分布式的事件驱动控制，能有效降低簇头节点的能量消耗和节点之间的通讯消耗，在节点能量有限的情况下延长网络的使用寿命。本项目将复杂网络建模与统计特性分析研究、复杂系统动力学研究与无线传感器网络的应用研究相结合，拓展了复杂系统理论，获得的结果对无线传感器网络的构建具有一定的应用指导意义。项目共完成研究论文38篇，其中国际期刊论文23篇，包括21篇SCI收录期刊论文和2篇SCI源刊论文，15篇会议论文。