基于斯塔克尔伯格博弈的移动水下传感器网络节能定位拓扑控制
网络与互联网体系结构
2018-06-01 v1
摘要
移动水下传感器网络(UWSNs)具有通信带宽低、传播时延大、部署稀疏等特点,给传感器节点的成功定位带来了挑战。此外,UWSNs中的传感器节点通常由电池供电,更换电池成本高且复杂。因此,UWSNs中的关键问题是使每个传感器节点以最小能量代价找到足够的锚节点以完成自身定位。本文提出一种节能定位算法(EELA),用于分析传感器节点与锚节点间的去中心化交互。利用单领导者多跟随者斯塔克尔伯格博弈,通过挖掘节点间可用的通信机会,对传感器节点与锚节点的拓扑控制问题进行建模。在该博弈中,传感器节点作为领导者,综合考虑“两跳”锚节点与能量消耗等因素;锚节点作为多个跟随者,考量其对传感器节点的定位能力及自身能耗。我们证明了双方均选取最优响应并达到社会最优的斯塔克尔伯格纳什均衡。仿真结果表明,所提EELA显著提升了UWSNs的定位性能,尤其是传感器节点的能量代价。在合理误差与时延下,与基线方案相比,EELA中每节点能耗降低约48%,同时提供了理想的定位覆盖。
引用
@article{arxiv.1805.12361,
title = {Topology Control for Energy-Efficient Localization in Mobile Underwater Sensor Networks using Stackelberg Game},
author = {Yali Yuan and Chencheng Liang and Megumi Kaneko and Xu Chen and Dieter Hogrefe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.12361},
year = {2018}
}