能量高效的智能传感策略研究

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1、硕士学位论文能量高效的智能传感策略研究ENERGY-EFFICIENTINTELLIGENTSENSINGSTRATEGY李香春哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TP301.6学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文能量高效的智能传感策略研究硕士研究生：李香春导师：李衍杰副教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP301.6U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDeg

2、reeinEngineeringENERGY-EFFICIENTINTELLIGENTSENSINGSTRATEGYCandidate：LiXiangchunSupervisor：AssociateProf.LiYanjieAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeinEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Instit

3、ution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要移动设备基于用户状态检测的功能越来越强大，例如手机通过GPS等可以实现对用户的跟踪定位。同时随着移动互联网的繁荣发展，移动设备集成了多种无线网络和高质量的传感器。例如重力传感器、加速度传感器、陀螺仪、蓝牙，WiFi、GPS等。这些技术的能耗很大。然而如今电池技术发展缓慢并且已进入瓶颈期，有限的电池容量已经不能满足移动设备大能耗的需求。在基于用户状态检测的应用中，传感器持续采样消耗大量的电量，而用户行为有一定的规律性，通过调节传感器采样频率降低能耗意义重

4、大。目前智能手机内置传感器的采样周期都是固定的，在基于用户状态检测的应用中，将用户的行为定义为状态，在采样频率大时，能耗较大，采样频率较小时状态估计误差过大。本文提出一种计算有效的算法来获得最优的传感器采样策略：假设用户状态转移是马尔科夫链，给定能耗预算，在满足能耗预算的前提下尽可能的降低状态估计误差。对用户状态转移建模，假设用户状态是N状态的马尔科夫链，利用线性规划LP求解带约束的马尔科夫决策过程，获得最优的采样策略。由于状态之间的关系可以用熵来衡量，所以用状态熵H(x)重新定义优化目标，获得状态熵策略。比较马氏最优采样策略与周期性均匀采样策略的性

5、能，然后将马氏最优采样策略与状态熵策略对比，考虑到采样时刻实际状态不能被完全确定，提出了部分可观的马氏最优策略。用电源监测器对传感器的能耗进行监测，对三轴加速计编写Android采样程序，采集不同频率下不同用户行为下的能耗数据，分析数据分布特性，验证最优采样策略的可行性。关键词：能量高效；马氏最优采样策略；采样频率；Android-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThefunctionofmobiledevicesbasedonuserstatedetectionismoreandmorepowerful,forexample,mo

6、bilephonescanachievethetrackingandpositioningoftheuserthroughtheGPS.Meanwhile,mobiledevicesareintegratedwithavarietyofwirelessnetworksandhighqualitysensorwiththedevelopmentofmobileInternet.Suchasgravitysensor,accelerationsensor,gyroscope,Bluetooth,GPS,WiFi,etc..Theenergyconsump

7、tionofthesetechnologiesisverylarge.However,thedevelopmentofbatterytechnologyhasbeenslowandhasenteredthebottlenecknow,thelimitedcapacityofthebatteryhasbeenunabletomeettheneedsofmobileequipmentandenergyconsumption.However,continuouslycapturingthiscontextualinformationconsumessign

8、ificantamountofenergyintheapplicationbasedonuserstater