探析基于協(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

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于協(xié)作模式的移動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法研究姓名：喻欽申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：交通信息工程及控制指導(dǎo)教師：張兢20100501武漢理工大學(xué)碩十學(xué)位論文摘要隨著傳感器網(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(cè)對(duì)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

2、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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)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(jí)，形成多能量級(jí)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(cè)距定位算法的優(yōu)點(diǎn)和不足，作為后文選用基于測(cè)距技術(shù)的定位方式的鋪摯。本文依據(jù)測(cè)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)問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

3、自組織構(gòu)建最簡(jiǎn)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?；趨f(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

4、定位率比傳統(tǒng)的單跳導(dǎo)標(biāo)定位率提高一倍，當(dāng)測(cè)距誤差Re=0．05R時(shí)，平均絕對(duì)定位誤差為0．073R，當(dāng)測(cè)距誤差Re=O．1R時(shí)，平均絕對(duì)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)一步的深入研究奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：協(xié)作定位；剛性；遺傳優(yōu)化；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAsthedevelopmentandresearchofwirel

5、esssensornetworks(WSN)technology,peopleproposetoestablishlarge—scale”TheIntemetofThings”withWSNtechnologyasthecore．TheexpansionofWSNapplications，Standardcommunicationprotocol，clockinformationsynchronization，collaborativeinformationprocessingandnetworktopolo

6、gycontrolisallimportantpartof”TheIntemetofThings”．Researchinthenetwork，thenode(tobemonitoredobjects)locationinformationisbasedorlusednetworkstudiesneedtofocusonkeyissues．Designingofpositioningtechnologytoconsiderpositioningaccuracy,theenergyconsumed，applica

7、tionofthephysicalenvironment，positioncalculationspeed，andinformationtransmissiondelayandSOon．ThispaperbrieflydescribestheWSNtechnology,ontherecentstatusbrieflyatypicallocalizationalgorithmonWSN，themasscenteralgorithmbasedonimprovedmulti—leveltoformamultiple

8、energylevelcentroidalgorithm，theexperimentofalgorithmpositioningerrorfactor,understandingtheadvantagesanddisadvantagesofrange—freeforlateruseinthepositioningmethodbasedonrange—based．Collaborativelocali