基于微粒群和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法研究.pdf

1、自上世紀(jì)90年代，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越受世界各國的關(guān)注，被評為十種改變未來世界新興技術(shù)之首。美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家都在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面做了重大部署。近年來，中國也非常重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究工作，2009年11月3日，溫家寶總理指示“要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)”。
　　傳統(tǒng)的定位技術(shù)(如 GPS)無論在軍事還是民用方面都有著關(guān)鍵的應(yīng)用，同樣節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)也是傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是網(wǎng)絡(luò)所采集信息有意義的保障。為了進(jìn)一

2、步提高節(jié)點(diǎn)定位的精確度，以及進(jìn)一步提高節(jié)點(diǎn)定位方法的魯棒性，文中提出了基于微粒群搜索的節(jié)點(diǎn)定位方法和其改進(jìn)方法——基于幾何約束和微粒群搜索的節(jié)點(diǎn)定位方法。另外，本文還在應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定位方面做了一些有意義的探索，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位模型。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)研究了節(jié)點(diǎn)定位的基本原理，分析了節(jié)點(diǎn)定位的經(jīng)典方法。
　　(2)研究了基于鏈路質(zhì)量(LQI)的測距技術(shù)，通過多次實(shí)驗(yàn)采集了大

3、量的LQI和距離之間的關(guān)系數(shù)據(jù)，并通過擬合等數(shù)學(xué)手段得到了距離和LQI之間的映射關(guān)系式。通過實(shí)際驗(yàn)證，該方法的實(shí)際測距誤差小于20％，優(yōu)于基于RSSI的測距效果。
　　(3)通過研究微粒群算法的基本原理，分析微粒群搜索問題最優(yōu)解的搜索路徑，并分析節(jié)點(diǎn)定位的實(shí)際應(yīng)用，提出了基于微粒群搜索的節(jié)點(diǎn)定位方法。為了驗(yàn)證該方法在節(jié)點(diǎn)定位應(yīng)用中的有效性，本文首先在無測距誤差的情況下進(jìn)行了未知節(jié)點(diǎn)位置的搜索，仿真結(jié)果表明無論錨節(jié)點(diǎn)是特別放置，還是

4、隨機(jī)放置都能夠?qū)ξ粗?jié)點(diǎn)精確定位。然后在加入不同測距誤差的情況下進(jìn)行搜索，仿真結(jié)果表明在20％的測距誤差下比最小二乘定位法精度高19.01％。從而證明了微粒群搜索用于節(jié)點(diǎn)定位是可行的和有效的。
　　(4)為了進(jìn)一步提高未知節(jié)點(diǎn)定位精度，在分析了微粒群搜索出滿足條件的位置和錨節(jié)點(diǎn)對未知節(jié)點(diǎn)的約束域后，提出了基于幾何約束和微粒群搜索的節(jié)點(diǎn)定位方法(CIL)。仿真結(jié)果表明在20％的測距誤差下比最小二乘法定位精度高30.33％。另外，該方