基于模糊信息處理的傳感器網(wǎng)絡覆蓋定位方法研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡是無人探測區(qū)域的新型信息獲取系統(tǒng)，在重要基礎設施安全、大型社會活動反恐防爆、高危行業(yè)安全探測以及國土防空等方面具有重要作用。發(fā)展和應用傳感器網(wǎng)絡實現(xiàn)對區(qū)域近距離監(jiān)視、偵察、目標定位、識別和跟蹤是區(qū)域信息獲取非常重要的手段。 在實際傳感器網(wǎng)絡應用中，傳感器網(wǎng)絡自身規(guī)模大，傳感器節(jié)點能量、計算能力、通信能力和感知能力等方面受限，人們對實際監(jiān)控環(huán)境的認知有限，網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化，模型與其參數(shù)值的選擇與實際情況存在偏差等等，所有

2、這些因素會使得所形成的自組織網(wǎng)絡信息獲取與網(wǎng)絡拓撲具有一定的隨機性和模糊性，導致信息獲取的不完整。尤其是傳感器位置信息、網(wǎng)絡拓撲和感知能力都帶有一定的不確定性，自身所形成的自組織網(wǎng)絡信息往往不能精確測量。利用傳統(tǒng)幾何理論分析方法來解決傳感器網(wǎng)絡中的這些不確定問題存在很大的局限性。 正是在這一背景下，本文針對面向目標檢測、定位和跟蹤的傳感器網(wǎng)絡所遇到的不確定覆蓋和定位問題，提出了一種新的模糊信息處理分析方法，從信息學角度出發(fā)，給出

3、了自組織網(wǎng)絡不確定信息的模糊度量，并研究了其模糊幾何性質(zhì)，為建設部署實用傳感器網(wǎng)絡做理論性探討。全文由六章構成，各章內(nèi)容安排如下： 第一章簡要介紹了本文研究的背景、意義、傳感器網(wǎng)絡及其特點；概述了傳感器網(wǎng)絡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、傳感器網(wǎng)絡覆蓋問題相關的研究現(xiàn)狀、傳感器網(wǎng)絡定位問題相關的研究現(xiàn)狀，最后給出了本文的主要研究成果和全文的內(nèi)容安排。 第二章在模糊平面幾何理論的基礎上，提出了模糊n維幾何分析方法，包括Rn（n≥1）空間

4、中的模糊點、模糊點間的距離、模糊向量、模糊線、模糊二次超曲面等，并探討了其相關幾何性質(zhì)。在此基礎上，提出了在模糊線性觀測軌跡、模糊三角形觀測結構、正規(guī)模糊橢圓觀測軌跡情況下僅含有方位角信息的傳感器網(wǎng)絡被動目標模糊幾何定位算法；提出了R3空間運動狀態(tài)下的被動目標模糊幾何定位算法，通過在固定時間間隔測量被動目標的模糊方位角、俯仰角以實現(xiàn)R3空間中被動目標包含模糊坐標和運動速度的四維定位。 第三章介紹了Sugeno測度基本概念和性質(zhì)，

5、在此基礎上提出了基于Sugeno測度的傳感器網(wǎng)絡信息覆蓋分析方法，利用兩節(jié)點間的相互作用提出了周界覆蓋分析方法，給出了蜂窩網(wǎng)狀部署情況下的信息覆蓋分析，最后提出了基于Sugeno測度的傳感器網(wǎng)絡最佳情況模糊信息覆蓋路徑分析方法。 第四章介紹了Sugeno測度空間上隨機變量的數(shù)字特征，在此基礎上將學者Amari提出的統(tǒng)計流形從概率測度空間推廣到Sugeno測度空間，提出了一種基于Sugeno測度的模糊流形分析方法，包括Sugeno

6、模糊模型的基本微分幾何結構，模糊流形中的切空間、黎曼度量。最后提出了基于信號強度的Sugeno模型匹配定位算法。 第五章提出了傳感器網(wǎng)絡的模糊信息覆蓋模型，定義了信息強度隸屬函數(shù)和融合算子，給出了確定部署和隨機部署情況下的模糊信息覆蓋分析；提出了傳感器網(wǎng)絡高階模糊信息覆蓋分析方法；利用Voronoi圖和Delaunay圖對傳感器網(wǎng)絡的最佳與最壞情況模糊信息覆蓋進行了理論分析。 第六章總結全文工作，并對該領域相關問題進行了