無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式動(dòng)態(tài)導(dǎo)航方法的研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量具備感知能力，無(wú)線通信能力和有限電量的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的多跳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨著半導(dǎo)體電子技術(shù)的發(fā)展，WSN已經(jīng)開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，醫(yī)療，環(huán)境監(jiān)測(cè)和軍事等領(lǐng)域，以一種全新的方式使人們感知物理世界。然而很多情況下，系統(tǒng)僅僅能夠監(jiān)測(cè)是不夠的，還需要對(duì)物理世界做出反饋和控制。將較為成熟的移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)融合進(jìn)來(lái)，令WSN為移動(dòng)機(jī)器人提供全局地圖信息和實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)，可充

2、分發(fā)揮兩者各自?xún)?yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)作業(yè)效率。而WSN如何對(duì)環(huán)境中局部危險(xiǎn)區(qū)域的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)調(diào)整，以確保移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航過(guò)程的快速和安全，同時(shí)能夠平衡網(wǎng)絡(luò)能耗，降低通信開(kāi)銷(xiāo)，一直是引人關(guān)注的研究方向。
　　本文重點(diǎn)研究了未知地理位置信息WSN中移動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航方法。首先針對(duì)分布式梯度勢(shì)場(chǎng)算法在動(dòng)態(tài)調(diào)整方面的不足，構(gòu)造梯度勢(shì)場(chǎng)函數(shù)，提出了一種分布式動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃算法，各節(jié)點(diǎn)依據(jù)局部信息動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)梯度勢(shì)場(chǎng)，計(jì)算優(yōu)化路徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯

3、示了本文算法在WSN受到局部危險(xiǎn)區(qū)域變化影響時(shí)，能夠規(guī)劃出較短路徑，有效降低通信代價(jià)并可靈活處理路徑安全性。
　　為減少梯度勢(shì)場(chǎng)建立過(guò)程中的泛洪消息和處理危險(xiǎn)區(qū)域變化時(shí)的通信開(kāi)銷(xiāo)，本文提出了一種適用于WSN中路徑規(guī)劃的基于骨干的路標(biāo)網(wǎng)絡(luò)算法，將網(wǎng)絡(luò)的分布式動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃限制在路標(biāo)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。對(duì)算法構(gòu)建的路標(biāo)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文算法在保證兩跳間隔的最小支配集節(jié)點(diǎn)連通性的條件下，可有效減少路標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的冗余節(jié)點(diǎn)，