(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211197220.9 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 南京师范大学 地址 210024 江苏省南京市 鼓楼区宁海路 122号 (72)发明人 潘炳煌　钱凌欣　滕玉浩　孙玲玲　 胡旭　俞肇元　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06N 10/20(2022.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 基于量子游走的PIR传感器网络行为轨迹的 重构方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于量子游走的PIR传感 器网络行为轨迹的重构方法及装置， 所述方法包 括以下步骤： 由一个已知初态的量子游走状态， 给定任意时间t 计算出游走者处于每个基态的概 率， 模拟出游走者处于传感器网络上各个位置对 应基态的概率； 根据各基态的概率模拟出生成传 感器网络拓扑行为模式， 模拟出传感器网络下不 同的运动模式； 基于生成的不同运动模式进行匹 配与同步。 本专利本发明能很好的完成对PIR传 感器网络轨迹匹配与同步， 生 成的轨迹能在时间 和空间上对实际的运动情况较好的表达， 能生成 在传感器网络与传感器响应数据约束下的所有 轨迹。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115470913 A 2022.12.13 CN 115470913 A 1.一种基于量子游走的PIR传感器网络行为轨迹的重构方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： (1)基于量子游走特性， 构建量子游走的运行环境： 由一个已知初态的量子游走状态， 给定任意时间t计算出游走者处于每个基态的概率， 模拟出游走者处于传感器网络上各个 位置对应 基态的概 率； (2)根据各基态的概率模拟出生成传感器网络拓扑行为模式， 模拟出传感器网络下不 同的运动模式； (3)基于步骤(2)生成的不同运动模式进行匹配与同步。 2.根据权利要求1所述的一种基于量子游走的PIR传感器网络行为轨迹的重构方法， 其 特征在于， 所述 步骤(1)实现过程如下： 量子游走表示为一个在图上的演化过程， 设G＝(V， E)是一个无 向无权图， 其中V＝{v1， v2， ...， vN}是一个包含N个顶点的集合， E＝{(vr， vc)， ...}(vr， vc∈V)是边集； 图G的邻 接矩 阵A为： 其中， Arc＝Acr， Avv＝0； 状态向量 随时间t的演化可以表示 为 方程的形式： 其中， 哈密顿量H是一个N ×N的Hermitian矩阵， 为图的邻接矩阵或者Laplacian矩阵； 是一个复值状态向量； 量子游走 可以求解从初始 态 开始演化的过程； 如t时刻的状态向量 为： 其中， e‑iHt是时间演化 算子， 用于构建随时间动态演化的量子游走； 状态向量 是量子游走中各个基态在时间t时的复线性组合， 体现量子系统相干叠 加的特性； 在图上计算的量子游走， 使用|v >表示顶点v∈V对应的基态， 那么在任意时间t时 量子游走 的状态向量 表示为每个顶点处的态的复叠加， 每个顶点处的态为基态与其 对应的概 率幅的乘： 其中， 表示t时刻顶点v 对应的概 率幅； 当量子系统被观测时， 量子系统发生坍塌， 能够得到量子游走者处在每个顶点对应基 态|v>上的概率为： 由一个已知初态的量子游走状态， 给定任意 时间t计算出游走者处于每个基态的概率， 模拟出游走者处于传感器网络上 各个位置对应 基态的概 率。 3.根据权利要求1所述的一种基于量子游走的PIR传感器网络行为轨迹的重构方法， 其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115470913 A 2特征在于， 所述 步骤(2)实现过程如下： 通过不同的观测时间差改变观测到的游走者在网络上的被观测的位置变化； 通过空间 约束和时间约束得到传感器网络抽象图， 使用邻接矩阵表示图的拓扑关系， 并作为量子游 走演化的输入参数； 确定量子游走者的初始位置， 也就是确定游走者在初始时刻处于哪个顶点对应的基态 上； 利用多个时间进行观测得到一个连续的移动路径； 使用相邻观测时间的间隔来体现不 同运动模式的差别； 对游走者进行观测， 得到游走者在等时间间隔观测位置的变化； 使用一组新的时间进 行观测， 利用不同观测时间集合造成的游走者在位置变化上的差异 来体现不同的运动模式 的差别； 将表示观测时间变化的因子称为时间尺度因子， 选定一个时间尺度， 设置量子游走 的初始态， 分别对游走者进行观测， 得到游走者被观测的位置， 即在时间尺度因子下对应行 为模式的运动轨 迹。 4.根据权利要求1所述的一种基于量子游走的PIR传感器网络行为轨迹的重构方法， 其 特征在于， 所述 步骤(3)实现过程如下： 对游走者的运动轨迹进行空间一致性判断， 并通过拆分与重构得到满足传感器响应状 态的行为轨迹； 传感器网络中的感应数据是关于时间的0 ‑1序列， 传感器感应状态记 为“1”， 非感应状态为记“0”； 对于每一条生成的轨迹， 将实 际传感器响应序列中相应时间对应的感应状态提取出； 如果提取出的响应序列中包含响应状态 “0”， 将游走者的移动路径按照响应状态 为“0”的时 刻进行拆分； 如果相 邻时刻传感器的位置距离过大， 也将路径拆 分； 得出一系列在传感器响 应数据的基础上的随时间的行为轨 迹。 5.一种基于量子游走的PIR传感器网络行为轨迹的重构装置， 包括存储器、 处理器及存 储在存储器上并可在处理器上运行 的计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被加载至 处理器时实现根据权利要求1 ‑4任一项所述的基于量子游走的PIR传感器网络行为轨迹的 重构方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115470913 A 3