基于動態(tài)性感知的網(wǎng)絡導航技術研究.pdf

1、網(wǎng)絡導航(Networked Navigation)是當前無線網(wǎng)絡應用研究的熱點和難點之一。隨著無線傳感器網(wǎng)絡、無線局域網(wǎng)絡等網(wǎng)絡基礎設施的廣泛部署，以及配置各類感知單元的智能移動設備的快速普及，導航服務逐漸從室外衛(wèi)星導航延伸至各類動態(tài)場景的“最后一英里”，例如災難救援、資產(chǎn)管理、戰(zhàn)場集結(jié)和商務導引。
　　當前，研究人員對室內(nèi)定位和射頻追蹤技術開展了大量富有創(chuàng)見的工作，然而這些工作過度依賴領域知識(信標節(jié)點位置、信號強度-距離模型

2、、室內(nèi)平面圖、射頻指紋等)，嚴重降低導航系統(tǒng)實時性、可靠性和可擴展性。論文針對四個影響網(wǎng)絡導航方法性能的主要因素(鏈路狀態(tài)動態(tài)性、應急區(qū)域動態(tài)性、人群行為動態(tài)性和路圖生成動態(tài)性)，深入研究無線傳感器網(wǎng)和無線局域網(wǎng)兩類環(huán)境下基于動態(tài)性感知的網(wǎng)絡導航方法。根據(jù)動態(tài)性感知的目的，論文展開四個方面的研究：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)可靠性、生成路徑可達性、移動人群可識別性、導航路圖可擴展性，具體內(nèi)容簡要描述如下：
　　首先，針對網(wǎng)絡鏈路動態(tài)性，論文突破鏈

3、路獨立性假設約束，提出基于協(xié)同確認的輕量數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議。通過Telosb無線傳感器網(wǎng)絡實驗，發(fā)現(xiàn)多個相鄰鏈路在接收同一分組時存在顯著的鏈路相關性特征?；谠搶嶒炗^察，設計一個包含掛起、等待、發(fā)送和接收狀態(tài)的有限狀態(tài)機模型，用于調(diào)度傳感器節(jié)點的感知、計算和通信資源。通過對發(fā)送節(jié)點與其多個鄰居接收節(jié)點形成的相關鏈路的接收確認概率的聯(lián)合估計，論文提出的數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議降低整個網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)分發(fā)的冗余重傳和覆蓋時延，同時提高數(shù)據(jù)分發(fā)可靠性。
　　其

4、次，針對應急區(qū)域動態(tài)性，論文提出一個基于路徑可達性度量的移動振蕩緩解方法。已有工作大多關注應急區(qū)域?qū)Ш铰窂降乃矔r影響，并采用被動響應方式重新計算路徑，但這類方法缺乏對應急區(qū)域動態(tài)性的主動估計，導航用戶在局部來回移動，造成振蕩移動。論文提出將應急區(qū)域時空動態(tài)特征感知轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡局部拓撲變化感知，提出一個基于虛擬三角構(gòu)造的路徑可達性度量模型?；谠撃Ｐ?，論文設計并實現(xiàn)一個基于路徑可達性度量模型的無線傳感器網(wǎng)絡導航協(xié)議，該協(xié)議有效提高全局導航

5、成功率。
　　再次，針對人群移動行為的動態(tài)性，將網(wǎng)絡導航環(huán)境從無線傳感器網(wǎng)絡擴展到部署更為廣泛的無線局域網(wǎng)，考慮個體移動行為與最近鄰群體的識別問題，從而為有效的人群協(xié)同導航提供決策依據(jù)。論文提出一個基于加速計采樣統(tǒng)計的個體行為分類模型，并應用該模型實現(xiàn)人群的移動行為判別?；谡撐奶岢龅亩嘈袨閷W習模型，導航系統(tǒng)可依次識別不同移動行為（例如靜止、步行、跑步等）；然后將群體移動性的判別問題轉(zhuǎn)化為個體的近鄰發(fā)現(xiàn)問題，利用低功耗傳感器完成移

6、動用戶的位置感知，通過對個體行為相似度、背景相似度和時空相似的主成分分析實現(xiàn)對群體移動特征的識別。
　　最后，針對導航路圖動態(tài)性，論文提出無路圖輸入條件下基于反向軌跡映射的導航方法。該方法通過移動特征和空間結(jié)構(gòu)約束定義移動軌跡樞紐點，利用樞紐點將航位推算得到的所有參與用戶的采樣軌跡形成離散路段集合。然后，引入概率圖模型--Bayes樹完成路段組接形成邏輯路圖。通過對邏輯路圖的推理和消除操作，完成邏輯路圖向物理空間的自增映射，從而實