基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的非平穩(wěn)態(tài)氣體源定位算法研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)以低成本、低功耗、多功能、自組織等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境、工業(yè)等領(lǐng)域，定位技術(shù)是WSN的關(guān)鍵技術(shù)之一。氣體源定位是通過監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)所測(cè)得氣體濃度值結(jié)合氣體擴(kuò)散模型來估計(jì)氣體泄漏點(diǎn)位置，有助于火災(zāi)早期探測(cè)和危險(xiǎn)氣體泄漏預(yù)警。
　　本文介紹了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及氣體源定位的研究現(xiàn)狀，深入分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)。針對(duì)現(xiàn)有氣體源定位算法只考慮氣體擴(kuò)散的平

2、穩(wěn)情況，重點(diǎn)研究了非平穩(wěn)態(tài)的氣體源定位問題，具體展開工作如下:
　　深入研究了氣體擴(kuò)散理論，推導(dǎo)了無風(fēng)條件下的非穩(wěn)態(tài)氣體擴(kuò)散模型。以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建了二維環(huán)境下傳感器的氣體濃度測(cè)量模型，并結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點(diǎn)，利用傳感器測(cè)量信息，將氣體源定位問題轉(zhuǎn)化為全局優(yōu)化問題，進(jìn)而提出了二維環(huán)境下基于多種群遺傳算法(Multi-Population Genetic Algorithm，MPGA)的集中式氣體源定位算法。MPGA采用相互獨(dú)

3、立且不同進(jìn)化機(jī)制的多種群協(xié)同進(jìn)化，且有全局搜索能力強(qiáng)、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)，能有效求解氣體源參數(shù)。針對(duì)選擇操作破壞了算法的種群多樣性，引入了邏輯循環(huán)移位交叉，增加個(gè)體的多樣性，提高算法的有效性。仿真結(jié)果表明所提算法對(duì)二維非平穩(wěn)態(tài)氣體源定位的可行性，同時(shí)表明所提算法相對(duì)于質(zhì)心定位算法，具有更高的定位精度和更強(qiáng)的魯棒性。
　　目前氣體源定位算法僅考慮二維情形，而實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合均為三維環(huán)境，因而將二維氣體源定位算法推廣到三維。利用擴(kuò)散定律推導(dǎo)