基于群智能的多Agent传感系统调度和容错的研究

摘要

本文在多Agent传感系统框架下，基于群集智能的相关概念，研究无线传感器网络中的调度与容错问题，分别提出了低延迟并行调度与激活群集容错方法。借鉴前人Agent之间交互与协作的研究，抽象概括无线传感器网络的内部结构与基本功能，可以简便且有针对性地研究无线传感网络中的具体问题。
　　低延迟并行调度重新划分了传感Agent的工作状态，并将一个工作周期细分为不同的工作阶段。节点基于群集智能中的阈值响应函数和彼此之间共享的信息，自主的决定下一个周期的工作状态。低延迟并行调度能够解决串行调度机制下发生的侦测延迟和共享信息丢失的问题，并且主要包含两个创新点：(1)并行安排节点的工作阶段，无缝切换节点的工作状态；(2)采用预计算的方式，减少共享信息丢失。
　　针对大规模集中式错误的特点，激活群集容错方法(ASFT)在提出激活群集概念的基础上，合理设计激活群集成员的策略，通过群集成员之间的分工与合作，完成容错。本文同时设计了ASFT的拓展e-ASFT，并在提出的激活群集概念的基础上，针对单一独立型错误，设计了ASFT-si。激活群集容错方法的主要创新点是首次在多Agent传感系统框架下，研究无线传感器网络中的大规模集中式错误的容错方法。
　　本文根据调度与容错的特点设计了独立的仿真实验平台，并实现2D可视化，兼顾平台的实验性与演示性。实验表明，低延迟并行调度的能量损耗要低于全工作调度，侦测延迟要低于串行调度，并且比串行调度更加适合侦测移动的物体。同时，ASFT与ASFT-si具有不同的特点，并针对各自的错误模型都能够取得很好的容错效果。