發(fā)布時(shí)間：2016-11-12 12:30

  本文關(guān)鍵詞：基于距離優(yōu)化的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京理工大學(xué)》 2015年

基于距離優(yōu)化的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究

溫龍飛  

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具備傳感、計(jì)算和通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)是否具備移動(dòng)能力，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分為靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)兩種。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集目標(biāo)區(qū)域中監(jiān)測(cè)對(duì)象的各種信息并最終發(fā)送到應(yīng)用終端。無(wú)論在國(guó)防軍事、國(guó)民經(jīng)濟(jì)還是公共管理等相關(guān)領(lǐng)域，傳感器網(wǎng)絡(luò)都具有非常廣泛的應(yīng)用前景。節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題是傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵性基礎(chǔ)問(wèn)題之一，而節(jié)點(diǎn)之間的距離估計(jì)又是絕大多數(shù)定位算法的基礎(chǔ)。本文以多種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳感器網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，致力于更透徹地研究傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)。全文以設(shè)計(jì)出高效、高精度的傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法為目的，通過(guò)理論分析、數(shù)字仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段進(jìn)行研究，并分別針對(duì)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的定位問(wèn)題提出了一些新的思路和算法。 本文首先對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位問(wèn)題進(jìn)行深入分析。從靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)兩方面概述了現(xiàn)有傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)。對(duì)于靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)研究了基于多維定標(biāo)技術(shù)和基于計(jì)算幾何的定位算法，并分析了因節(jié)點(diǎn)之間的距離估計(jì)存在誤差而導(dǎo)致的定位效率及精度較低的問(wèn)題。對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)探討了可移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的路徑規(guī)劃方式及基于概率模型的蒙特卡洛定位算法。 在內(nèi)部含有空洞的靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的奇異性會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)間的距離估計(jì)誤差。本文將幾何知識(shí)引入到距離修正過(guò)程中，通過(guò)構(gòu)建虛擬空洞，根據(jù)線段間的幾何關(guān)系優(yōu)化傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，并與多維定標(biāo)技術(shù)相結(jié)合，提出了一種集中式的傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法MDS-DO，該方法解決了在網(wǎng)絡(luò)存在空洞的情況下基于多維定標(biāo)的經(jīng)典定位算法適用性較差的問(wèn)題。仿真表明，該算法可以適用于存在多種類(lèi)型空洞的網(wǎng)絡(luò)，能較好地修正節(jié)點(diǎn)間的距離信息并最終顯著地提高定位精度。 針對(duì)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中因測(cè)距技術(shù)的不完善而形成的直接測(cè)距誤差，提出了一種幾何約束輔助的Voronoi圖定位算法VBGCA。該算法利用Cayley-Menger行列式的幾何應(yīng)用對(duì)距離關(guān)系進(jìn)行限制，從而得到關(guān)于測(cè)距誤差的約束方程。當(dāng)存在多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)時(shí)，提出了一種以4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)的線性約束方程，并結(jié)合已有的二次約束，從理論上證明了多錨節(jié)點(diǎn)下距離約束的可行性。仿真和實(shí)驗(yàn)均表明，VBGCA算法可以較好地解決基于Voronoi圖的定位算法中存在的定位失敗問(wèn)題，并能在一定程度上減小定位誤差。 為更好地解決不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中存在的距離估計(jì)誤差及由此引發(fā)的定位問(wèn)題，本文研究了錨節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，并致力于充分發(fā)掘移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的其他輔助價(jià)值。針對(duì)內(nèi)部含空洞的傳感器網(wǎng)絡(luò)，，采用圖論等知識(shí)對(duì)空洞邊界做分布式探尋，并利用移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)標(biāo)定空洞邊界節(jié)點(diǎn)，這些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可用于優(yōu)化跨空洞節(jié)點(diǎn)之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)定位精度的提高。針對(duì)在節(jié)點(diǎn)分布正常的網(wǎng)絡(luò)中由多跳計(jì)算所導(dǎo)致的距離估計(jì)誤差，首先提出了一種基于幾何約束的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，該模型利用鄰居錨節(jié)點(diǎn)的信息對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行優(yōu)化；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合DV-Hop算法，提出了基于鄰居錨節(jié)點(diǎn)約束的分布式NAC-DL定位算法，移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至待定位節(jié)點(diǎn)附近并輔助優(yōu)化距離信息。仿真和實(shí)驗(yàn)均表明，NAC-DL算法可以有效減小距離估計(jì)誤差并提高網(wǎng)絡(luò)整體定位精度。最后，提出了一種移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃方式，該方式利用連通信息計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵位置并分析移動(dòng)策略，在錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)路徑長(zhǎng)度及廣播信息包數(shù)量方面均比經(jīng)典算法有所改善，有效降低節(jié)點(diǎn)能量消耗。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

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2 肖琳;單志龍;;基于虛擬錨節(jié)點(diǎn)的序列定位算法研究[J];計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化;2012年06期

3 王茂臣;樊秀梅;;單個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的路徑規(guī)劃?rùn)C(jī)制及定位方法研究[J];天津科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

4 史躍飛;馮秀芳;高昊;;一種基于動(dòng)態(tài)錨節(jié)點(diǎn)的改進(jìn)加權(quán)定位算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2013年10期

5 梁甲金;鄧平;;一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的多坐標(biāo)系定位算法[J];云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

6 崔煥慶;王英龍;周傳愛(ài);;應(yīng)用三個(gè)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的非測(cè)距定位方法[J];山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

7 屈劍鋒;郭茂耘;;一種基于錨節(jié)點(diǎn)分簇的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2011年09期

8 孫曉玲;李偉勤;陳濤;鄭勉;;用移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位[J];微計(jì)算機(jī)信息;2011年09期

9 汪晗;齊望東;王坤;;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于剛性的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)路徑規(guī)劃[J];電子與信息學(xué)報(bào);2011年10期

10 鄭征;李云飛;嚴(yán)建峰;趙永杰;;基于錨節(jié)點(diǎn)的車(chē)載網(wǎng)地理路由算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2013年12期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 潘文鑫;杜慶偉;;錨節(jié)點(diǎn)稀疏的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法[A];第九屆中國(guó)通信學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

2 汪麗華;張國(guó)煊;申興發(fā);;移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)輔助的DV-hop定位方法研究[A];浙江省電子學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 唐弢;基于錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 馬琳;基于IR-UWB信號(hào)的穿墻目標(biāo)定位方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

3 溫龍飛;基于距離優(yōu)化的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

4 王瑞錦;復(fù)雜環(huán)境下的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 何小敏;基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究[D];重慶大學(xué);2012年

2 蒲石;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位與移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)路徑規(guī)劃[D];華東理工大學(xué);2014年

3 梁甲金;基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2010年

4 蔡澤輝;稀疏錨節(jié)點(diǎn)下室內(nèi)人員定位跟蹤算法研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2014年

5 祁會(huì)波;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位算法研究[D];太原理工大學(xué);2010年

6 祁春莉;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)定位方法研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2012年

7 黎作鵬;基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

8 姜鈞;戰(zhàn)時(shí)醫(yī)院環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

9 田美玲;基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2011年

10 潘文鑫;錨節(jié)點(diǎn)稀疏的WSN節(jié)點(diǎn)定位算法[D];南京航空航天大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于距離優(yōu)化的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：171962