基于演化博弈的无线传感器网络节点协作机制研究

发布时间：2017-07-21 04:13

  本文关键词：基于演化博弈的无线传感器网络节点协作机制研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 协作机制 演化博弈 Wright-Fisher过程 模仿突变

【摘要】：微机电技术和无线通讯技术的高速发展,使得无线传感器网络在众多领域有了广泛的应用。无线传感器网络节点协作机制是多种技术综合运用而形成、面向服务或任务的协同处理机制,传感器节点之间高效的协作是无线传感器网络稳定运行的前提。目前关于无线传感器网络节点协作机制的研究大多是针对协作机制的单个方面,对于协作机制的决策方式及稳定运行状态的研究相对较少。本文以节点协作机制中的信任管理为切入点,探讨了无线传感器网络协作机制中存在的问题,之后从宏观层面分析了无线传感器网络的节点协作机制,得到无线传感器网络节点信任和节点协作随机演化博弈的演化稳定状态的条件,分析影响演化稳定状态的相关因素,最后通过仿真实验验证结论。本文的主要研究内容包括：(1)针对复制动态方程不适用于研究节点数量有限的无线传感器网络的问题,引入研究对象为有限数量总体的Wright-Fisher过程,建立基于Wright-Fisher过程的无线传感器网络节点信任随机演化博弈模型,通过分析该博弈模型的随机演化动力学特性,得出并证明节点信任博弈的演化稳定状态及达到演化稳定状态的相关定理,并通过仿真实验验证定理的有效性。(2)根据无线传感器网络的研究现状,给出无线传感器网络节点协作机制的定义,并归纳节点协作机制的基本内容和特点。对目前已有的无线传感器网络相关机制进行分类总结,提出并分析几种无线传感器网络节点协作策略。(3)在Wright-Fisher过程中引入基于Logistic变形方程的模仿突变因子,提出一种带模仿突变的Wright-Fisher过程,使Wright-Fisher过程能在宏观层面表现出演化动态的同时,也能在微观层面体现个体行为调整的策略。(4)将传感器节点选择协作策略的过程抽象为随机演化博弈过程,引入带模仿突变的Wright-Fisher过程,建立无线传感器网络节点协作随机演化模型,使该模型能体现传感器节点在协作演化过程的策略调整。通过分析该模型的随机演化动力学特性,得出节点协作博弈的演化稳定状态,并证明达到演化稳定状态的相关定理,最后通过仿真实验验证定理的有效性。本文通过分析无线传感器网络节点协作机制,建立节点协作的随机演化博弈模型,促使无线传感器网络节点较好地协同合作。本文研究成果揭示了无线传感器网络节点协作演化的动力学规律,为无线传感器网络节点协作机制提供理论基础。
【关键词】：无线传感器网络 协作机制 演化博弈 Wright-Fisher过程 模仿突变
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 论文主要研究内容14-15
• 1.4 论文结构15-16
• 2 相关技术16-28
• 2.1 无线传感器网络16-21
• 2.1.1 无线传感器网络的特点16-17
• 2.1.2 无线传感器网络体系结构17-19
• 2.1.3 无线传感器网络传感器节点结构19-20
• 2.1.4 无线传感器网络核心技术分析20-21
• 2.2 演化博弈理论分析21-27
• 2.2.1 经典博弈理论21-24
• 2.2.2 演化博弈理论的产生与发展24-25
• 2.2.3 演化稳定策略与复制子动态25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 基于Wright-Fisher过程的节点信任随机演化模型28-42
• 3.1 无线传感器网络节点信任管理分析28-30
• 3.1.1 无线传感器网络信任管理机制28-29
• 3.1.2 无线传感器网络信任管理的特点29-30
• 3.2 随机演化博弈30-33
• 3.2.1 随机演化博弈模型分析30-32
• 3.2.2 基于Wright-Fisher过程的随机演化博弈32-33
• 3.3 无线传感器网络节点信任随机演化模型33-36
• 3.3.1 信任博弈模型的建立33-34
• 3.3.2 Wright-Fisher过程的引入34-36
• 3.4 随机演化动力学分析36-39
• 3.4.1 演化稳定性分析36-38
• 3.4.2 信任模型分析38-39
• 3.5 仿真实验39-40
• 3.5.1 定理验证实验39
• 3.5.2 稳定性影响因子验证实验39-40
• 3.6 本章小结40-42
• 4 基于模仿突变Wright-Fisher过程的节点协作随机演化模型42-56
• 4.1 无线传感器网络节点协作机制42-44
• 4.1.1 节点协作机制分析42-43
• 4.1.2 节点协作策略43-44
• 4.2 带突变的Wright-Fisher过程44-46
• 4.2.1 演化过程中的个体行为分析44-45
• 4.2.2 带模仿突变的Wright-Fisher过程45-46
• 4.3 无线传感器网络节点协作随机演化模型46-50
• 4.3.1 节点协作博弈模型的建立46-47
• 4.3.2 模仿突变因子的确定47-48
• 4.3.3 带模仿突变Wright-Fisher过程的引入48-50
• 4.4 随机演化动力学分析50-53
• 4.4.1 演化稳定性分析50-52
• 4.4.2 协作模型分析52-53
• 4.5 仿真实验53-55
• 4.5.1 定理验证实验53
• 4.5.2 稳定性影响因子验证实验53-55
• 4.6 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-59
• 5.1 论文工作总结56-57
• 5.2 未来工作展望57-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间的研究成果63-64
• 致谢64

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本文编号：571363