为减少来自环境使用的无线传感器网络的传输次数而开发的方法（Matlab代码实现）

news2025/1/15 16:40:15

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

👨‍💻4 Matlab代码

💥1 概述

随着无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的广泛应用,业界开始应用环境能量收集技术解决传感器节点的能量补充问题。而这类网络被统称为能量收集型无线传感器网络(Energy Harvesting Wireless Sensor Network,EH-WSN)。在能量收集型无线传感器网络中感知数据的可靠传输是值得研究的问题。

📚2 运行结果

主函数部分代码：

clear all
close all

% Declaración de los elementos del texto para el split
comillas=char(34);
barra=char(47);
coma=char(44);
pcoma=char(59);
dpuntos=char(58);
novalinea=newline;
guio=char(45);
fle=char(62);
p1=char(40);
p2=char(41);

%%% Format fitxer PM10 i soroll
% Se abre el fichero y se obtienen los datos de cada elemento, son 8
fileID=fopen('dades_soroll_pm10.txt','r');
formatSpec=['%d' barra '%d' barra '%d'  '%d' dpuntos '%d' dpuntos '%d' pcoma '%d' pcoma '%d'];
C=textscan(fileID,formatSpec);
fclose(fileID);

% Se guarda cada elemento en su correspondiente variable
any=C{1}; 
mes=C{2};
dia=C{3};
hora=C{4}+14;
a=find(hora>=24);
hora(a)=double(hora(a)-24);
minut=C{5}+27;
a=find(minut>=60);
minut(a)=double(minut(a)-60);

%%% Transformació dels valors analògics a dBs
soroll=C{8}; %Ruido en analógico
y1=30;
x1=0;
y2=78.8;
x2=3326;
pendent=(y2-y1)/(x2-x1);

%%% Variables para transmitir
pm10=double(C{7}); %Contaminación atmosférica
soroll_dbs=double(pendent.*(soroll-x1)+y1); %Contaminación acústica

%%
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%%            PRUEBAS            %
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

% ESCENARIO IV: Multi-armed Bandit
%Obtenemos el periodo de muestreo mas optimo para cada hora del dia
m = length(pm10); %total de muestras
T = [2 3 5 10]; %periodos posibles
rewards = zeros(24, length(T)); %tabla de recompensas para cada hora y periodo
epsilon = 0.2; %epsilon con valor estandar
vr1 = pm10; %copia del vector de datos pm10
vr2 = soroll_dbs; %copia del vector de datos ruido
j = 1; %variable iniciada en 1 para el bucle e-greedy (posicion actual del vector)
ja = j; %variable para almacenar la posicion anterior en el bucle e-greedy y calcular la recompensa
rewards(1:24) = 0; %iniciamos el algoritmo con periodo 2
c_acciones = zeros(24, length(T)); %cantidad de veces que escoge una accion por hora
c_greedy = zeros(2,1); %cantidad de veces que decide explotar/explorar
c_rewards = zeros(24, length(T)); %cantidad de veces que sale cada recompensa
r_total = 0;

for i=1:100 %iteraciones de aprendizaje

    %recorremos vector explorando/explotando 
    while j<m

        if rand < 0.05
            %explorar
            c_greedy(1) = c_greedy(1) + 1;
            [~,t] = max(rewards(hora(j)+1,:)); %obtenemos el periodo con mayor recompensa
            T2 = T(T~=T(t)); %los sacamos para explorar otra opcion
            t = T2(randi(length(T2))); %nuevo periodo
            c_acciones(hora(j)+1, find(T==t)) = c_acciones(hora(j)+1, find(T==t)) + 1;
        else
            %explotar
            c_greedy(2) = c_greedy(2) + 1;
            [~,t] = max(rewards(hora(j)+1,:)); %cogemos el periodo con mayor recompensa acumulada
            t = T(t); %nuevo periodo
            c_acciones(hora(j)+1, find(T==t)) = c_acciones(hora(j)+1, find(T==t)) + 1;
        end

        %cogemos muestra
        ja = j; %guardamos posicion anterior
        j = j + t; %nueva posicion
        if j <= m
            %calculamos recompensa: se comprueban las muestras intermedias entre dos
            %transmisiones, si no superan el umbral se suma 1 a la recompensa,
            %si lo supera no se suma nada
            r_total = 0;
            for k=ja+1:j-1
                %%%%%%%%UMBRALES PM10%%%%%%%%               
                %if abs(vr1(k)-pm10(j)) == 0 %sin umbral
                %if abs(vr1(k)-pm10(j)) <= 1 %umbral minimo
                %if umbral_pm(vr1(k),pm10(k)) == 0 %umbral adaptado
                %%%%%%%%UMBRALES RUIDO%%%%%%%%
                if abs(vr2(k)-soroll_dbs(j)) == 0 %sin umbral
                %if abs(vr2(k)-soroll_dbs(j)) <= 3 %umbral minimo
                %if abs(vr2(k)-soroll_dbs(j)) <= 10 %umbral maximo
                    r_total = r_total + 1;
                end
            end