基于協(xié)作模式的移動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法研究.pdf

1、隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和研究，人們提出建立以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的“物聯(lián)網(wǎng)”。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用擴(kuò)展，規(guī)范的通信協(xié)議、時(shí)鐘信息同步，協(xié)同信息處理及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频仁恰拔锫?lián)網(wǎng)”構(gòu)建的重要環(huán)節(jié)。在所有的網(wǎng)絡(luò)研究環(huán)節(jié)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(被監(jiān)測對象)的位置信息是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用的基礎(chǔ)，也是研究的關(guān)鍵問題之一。定位算法的設(shè)計(jì)需考慮定位精度、網(wǎng)絡(luò)定位能耗，適用的物理環(huán)境、定位計(jì)算速度以及信息傳輸延時(shí)等因素。
　　 本文總結(jié)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的國

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

3、組織構(gòu)建最簡單定位協(xié)作體，并通過幾何證明得出協(xié)作體擴(kuò)展方法以完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位。選用遺傳優(yōu)化的計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)了基于協(xié)作模式的節(jié)點(diǎn)定位計(jì)算過程，將該優(yōu)化算法與定位協(xié)作體的構(gòu)建與擴(kuò)展過程結(jié)合設(shè)計(jì)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(luò)拓?fù)涞淖赃m性融合形成可實(shí)現(xiàn)未知節(jié)點(diǎn)位置估計(jì)的定位協(xié)作體，運(yùn)用生物算法實(shí)現(xiàn)未知節(jié)點(diǎn)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(luò)傳感器設(shè)備的連接特性及導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置

4、信息，利用較少的導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn)資源，實(shí)現(xiàn)高定位精度和高定位率。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法的多跳優(yōu)化定位率比傳統(tǒng)的單跳導(dǎo)標(biāo)定位率提高一倍，當(dāng)測距誤差Re=0.05R時(shí)，平均絕對定位誤差為0.073R，當(dāng)測距誤差Re=0.1R時(shí)，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(chǔ)上，本文以基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集裝箱監(jiān)控系統(tǒng)為例講述定位技術(shù)集裝箱監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用方式，并結(jié)合“物聯(lián)網(wǎng)”的研究思想進(jìn)行探討，為進(jìn)一步