基于協(xié)作模式的移動無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位方法研究.pdf

1、隨著傳感器網(wǎng)絡技術的發(fā)展和研究，人們提出建立以無線傳感器網(wǎng)絡技術為核心的“物聯(lián)網(wǎng)”。無線傳感網(wǎng)絡的應用擴展，規(guī)范的通信協(xié)議、時鐘信息同步，協(xié)同信息處理及網(wǎng)絡拓撲控制等是“物聯(lián)網(wǎng)”構建的重要環(huán)節(jié)。在所有的網(wǎng)絡研究環(huán)節(jié)中，網(wǎng)絡節(jié)點(被監(jiān)測對象)的位置信息是網(wǎng)絡系統(tǒng)使用的基礎，也是研究的關鍵問題之一。定位算法的設計需考慮定位精度、網(wǎng)絡定位能耗，適用的物理環(huán)境、定位計算速度以及信息傳輸延時等因素。
　　 本文總結了無線傳感器網(wǎng)絡技術的國

2、內外研究現(xiàn)狀，簡要綜述了典型的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位算法，并在質心算法的基礎上引入能量級，形成多能量級質心算法，通過分析該算法的定位誤差影響因子，總結免測距定位算法的優(yōu)點和不足，作為后文選用基于測距技術的定位方式的鋪墊。
　　 本文依據(jù)測距技術提出基于協(xié)作模式的定位算法，引入隨機圖論中剛性體，在理想條件下，剛性體中兩點間的歐式距離保持不變的性質符合節(jié)點定位要求。分析無線傳感器網(wǎng)絡特點，依據(jù)剛性體性質給出定位協(xié)作體定義，在網(wǎng)絡中自

3、組織構建最簡單定位協(xié)作體，并通過幾何證明得出協(xié)作體擴展方法以完成整個網(wǎng)絡的節(jié)點定位。選用遺傳優(yōu)化的計算方法實現(xiàn)了基于協(xié)作模式的節(jié)點定位計算過程，將該優(yōu)化算法與定位協(xié)作體的構建與擴展過程結合設計出一種基于協(xié)作模式遺傳優(yōu)化的定位方案。該方法將剛性圖理論與網(wǎng)絡拓撲的自適性融合形成可實現(xiàn)未知節(jié)點位置估計的定位協(xié)作體，運用生物算法實現(xiàn)未知節(jié)點位置估算。
　　 基于協(xié)作模式遺傳優(yōu)化的定位方案能夠充分利用網(wǎng)絡傳感器設備的連接特性及導標節(jié)點位置

4、信息，利用較少的導標節(jié)點資源，實現(xiàn)高定位精度和高定位率。仿真實驗表明，該算法的多跳優(yōu)化定位率比傳統(tǒng)的單跳導標定位率提高一倍，當測距誤差Re=0.05R時，平均絕對定位誤差為0.073R，當測距誤差Re=0.1R時，平均絕對定位誤差為0.14R，顯示出較好的定位性能。
　　 在上述定位方法的研究基礎上，本文以基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的集裝箱監(jiān)控系統(tǒng)為例講述定位技術集裝箱監(jiān)控領域的應用方式，并結合“物聯(lián)網(wǎng)”的研究思想進行探討，為進一步