ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №11

УДК: 621.391

СТАТИСТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ И АНАЛИЗ

КОМПЛЕКСНЫХ АЛГОРИТМОВ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ

В БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ

В.И. Парфенов, А.А. Калининский

Воронежский государственный университет

394018, Воронеж, Университетская пл., д. 1

Статья поступила в редакцию 16 июня 2024 г.

Аннотация. В работе разработаны алгоритмы комплексного вынесения решения относительно оценки параметра излучения от объекта исследования, основанные на информации, получаемой в центральном узле, от распределенных в пространстве датчиков беспроводной сенсорной сети. При статистическом синтезе алгоритмов предполагалось, что форма сигнала от объекта излучения известна и он поступает на вход сенсоров совместно с белым гауссовским шумом. Показано, что структура комплексных алгоритмов оценки неизвестного параметра сигнала излучения существенно зависит от характеристик оценок, выносимых относительно этого параметра в каждом отдельном сенсоре. Использованы два подхода к синтезу алгоритмов. Один из них основан на задаче сравнения статистических гипотез. Второй – на поиске положения абсолютного максимума решающей статистики. Для обоих алгоритмов с помощью компьютерного моделирования получены зависимости дисперсий комплексных оценок параметра от отношения сигнал/шум, числа разрядов, отводимых для представления оценки, а также числа сенсоров. Исследовались оптимальные, а также квазиоптимальные алгоритмы, синтезированные как для «нормальных» оценок, так и для оценок с учетом аномальных ошибок. Выявлены условия, обеспечивающие повышение точности комплексных оценок синтезированными алгоритмами. Сформулированы рекомендации по возможному применению полученных результатов и дальнейшие направления развития исследований.

Ключевые слова: беспроводная сенсорная сеть, комплексная оценка параметров, квантование, функция правдоподобия.

Автор для переписки: Парфенов Владимир Иванович, vip@phys.vsu.ru

Литература

1. Polavarapu S.C., Panda S.K. A Survey on Industrial Applications using MEMS and WSN // 2020 Fourth International Conference on I-SMAC (IoT in Social, Mobile, Analystics and Cloud) (I-SMAC). – IEEE, 2020. – C. 982-986. https://doi.org/10.1109/I-SMAC49090.2020.9243514

2. Singh P.K., Kaur J. A Review of Routing Techniques for Different Applications in Wireless Sensor Network // 2020 2^nd International Conference on Technological Advancements in Computational Sciences (ICTACS). – IEEE, 2022. – C. 174-179.

3. Jamshed M.A. et al. Challenges, applications, and future of wireless sensors in Internet of Things: A review // IEEE Sensors Journal. – 2022. – T. 22. – №. 6. – C. 5482-5494. https://doi.org/10.1109/JSEN.2022.3148128

4. Williams A.J. et al. Survey of energy harvesting technologies for wireless sensor networks // IEE Access. – 2021. – T. 9. – C. 77493-77510. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3083697

5. MeshLogic. Интеллектуальные беспроводные сенсорные сети. URL: http://www.meshlogic.ru/

6. IEEE Std 802.15.4TM-2011: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs). – IEEE Computer Society: New York, NY, USA, 2011.

7. Savazzi S., Goratti L., Spagnolini U., Latva-aho M. Short-range wireless sensor networks for high density seismic monitoring // Proceedings of the Wireless World Research Forum. – 2009.

8. Куликов Е.И., Трифонов А.П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. – Советское радио, 1978.

9. Niu R. et al. Designing local quantizers for distributed detection of a source with unknown location // IEEE Communications Letters. – 2023. – Т. 27. – № 11. – С. 3113-3117. https://doi.org/10.1109/LCOMM.2023.3318203

10. Zhy W., Zhy H. Joint detection and parameter estimation under unknown prior probability // Proceedings of the 40-th Chinese Control Conference. – 2021. – С. 3036-3041. https://doi.org/10.23919/CCC52363.2021.9549888

11. Парфенов В.И., Калининский А.А. Сравнительный анализ комплексных алгоритмов оценивания параметров // Радиолокация, навигация, связь. – 2024. – Т. 1. – С. 276-285.

12. Трифонов А.П., Шинаков Ю.С. Совместное различение сигналов и оценка их параметров на фоне помех. – Радио и связь, 1986.

13. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. – Наука, 1971.

14. Парфенов В.И., Ле В.Д. Анализ влияния окружающей среды на эффективность алгоритма обработки информации в беспроводных сенсорных сетях // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2020. – Т. 23. – №. 2. – С. 49-54. https://doi.org/10.18469/1810-3189.2020.23.2.48-54

15. Parfenov V.I., Le V.D. Optimal fusion rule for distributed detection with channel errors taking into account sensors’ unreliability probability when protecting coastlines // Int. J. Sens. Networks. – 2022. – T. 38 – №2. – C. 71-84. https://doi.org/10.1504/IJSNET.2022.121157

Для цитирования:

Парфенов В.И., Калининский А.А. Статистический синтез и анализ комплексных алгоритмов оценивания параметров в беспроводных сенсорных сетях. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.1