發(fā)布時間：2016-10-05 21:27

  本文關(guān)鍵詞：移動群智感知網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)收集與激勵機制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京郵電大學》 2014年

移動群智感知網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)收集與激勵機制研究

趙東  

【摘要】：移動群智感知網(wǎng)絡將普通用戶的移動設備作為基本感知單元,通過移動互聯(lián)網(wǎng)進行有意識或無意識的協(xié)作,實現(xiàn)感知任務分發(fā)與感知數(shù)據(jù)收集,完成大規(guī)模的、復雜的社會感知任務。它既為物聯(lián)網(wǎng)提供了一種全新的感知模式,同時也帶來了一系列新的挑戰(zhàn),逐漸成為國內(nèi)外的研究熱點。與傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡相比,移動群智感知網(wǎng)絡的一個最重要的特點是“以人為中心”,就是說人將參與整個感知過程,既是感知數(shù)據(jù)的“消費者”,又是感知數(shù)據(jù)的“生產(chǎn)者”。盡管目前已存在各種各樣的移動群智感知應用系統(tǒng),但仍缺乏基本的衡量數(shù)據(jù)收集質(zhì)量的模型、有效的數(shù)據(jù)收集方法、合理的用戶參與激勵機制。在傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡中,數(shù)據(jù)收集問題已經(jīng)積累了較多的研究成果,但難以直接應用于移動群智感知網(wǎng)絡之中,并且缺乏對用戶激勵的考慮。 因此,本文圍繞移動群智感知網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收集及其相關(guān)的參與激勵問題,分別從如何度量和分析數(shù)據(jù)收集質(zhì)量、如何設計有效的數(shù)據(jù)收集方法、如何激勵用戶參與數(shù)據(jù)收集三個角度提出一系列新模型和新方法。本文的主要貢獻如下： (1)覆蓋質(zhì)量度量模型與分析方法。作為衡量數(shù)據(jù)收集質(zhì)量的一個重要性能指標,移動群智感知網(wǎng)絡中的覆蓋不同于傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡的覆蓋,它與人移動的機會性密切相關(guān)�？紤]到移動群智感知網(wǎng)絡中感知覆蓋的時變因素,我們提出了覆蓋間隔時間作為度量指標�；诒本┖蜕虾３鲎廛嚨囊苿榆壽E數(shù)據(jù)集的分析,我們建立了覆蓋間隔時間的分布模型及感知區(qū)域覆蓋率與節(jié)點個數(shù)關(guān)系的表達式。所提出的覆蓋質(zhì)量度量模型與分析方法為合理規(guī)劃網(wǎng)絡提供了理論依據(jù)。 (2)基于時空相關(guān)性的協(xié)作機會感知。節(jié)能問題是利用移動群智感知網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)收集面臨的一項重要挑戰(zhàn),為此我們設計了協(xié)作機會感知架構(gòu)。首先,提出離線的節(jié)點選擇機制,根據(jù)給定的節(jié)點集合的歷史移動軌跡從中選擇最少個數(shù)的節(jié)點子集,使其滿足指定的覆蓋質(zhì)量需求。其次,設計一個在線的自適應采樣機制,根據(jù)感知數(shù)據(jù)的時空相關(guān)性,自適應地決定每個節(jié)點在某個時間是否執(zhí)行采樣任務。實驗分析表明所提出的機制保證了數(shù)據(jù)收集質(zhì)量,降低了感知能量消耗。 (3)采用數(shù)據(jù)融合的協(xié)作機會傳輸。現(xiàn)有的機會轉(zhuǎn)發(fā)機制僅僅關(guān)注于用戶個體感興趣數(shù)據(jù)的共享和分發(fā),而沒有考慮感知數(shù)據(jù)的時空相關(guān)性特點。我們設計了協(xié)作機會傳輸架構(gòu),通過將機會轉(zhuǎn)發(fā)機制與數(shù)據(jù)融合相結(jié)合來改善網(wǎng)絡傳輸性能�；谠摷軜�(gòu),提出了采用數(shù)據(jù)融合的傳染路由機制(ERF)和采用數(shù)據(jù)融合的二分噴射等待機制(BSWF),推導了相關(guān)性數(shù)據(jù)包的擴散規(guī)律,設計了新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。實驗分析表明所提出的機制保證了數(shù)據(jù)收集質(zhì)量,降低了傳輸能量消耗。 (4)用戶參與在線激勵機制。現(xiàn)有的激勵機制大多是離線的,即所有感興趣用戶事先報告他們的屬性信息給任務發(fā)起者,而現(xiàn)實應用中的用戶總是在不同時間以隨機順序逐一在線到達。我們研究在線激勵機制,在預算限制下使任務發(fā)起者在指定的截止時間之前選擇一個用戶集來執(zhí)行感知任務使其獲得的價值最大化�？紤]不同用戶的特點,調(diào)查了選擇用戶集的價值函數(shù)是一個非負單調(diào)子模函數(shù)的情況,可用于許多現(xiàn)實應用場景。我們將問題構(gòu)建為在線拍賣模型,提出了兩個在線激勵機制,即OMZ機制和OMG機制,分別適用于零“到達-離開”間隔模型和一般間隔模型,并證明了它們可以滿足計算有效性、個人合理性、預算可行性、真實性、消費者主權(quán)性和常數(shù)競爭性六個重要特性。 綜上,本文從數(shù)據(jù)收集和激勵機制兩個方面提出一系列的模型和方法,通過理論分析及大量實驗驗證它們的有效性,為移動群智感知網(wǎng)絡的廣泛應用提供重要的理論和技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

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