基于協(xié)同策略的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)分布式估計問題研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，具有靈活、高效、低成本、易維護等特點的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為工業(yè)信息化的關(guān)鍵，可以實現(xiàn)對工業(yè)全流程的“泛在感知”，保障現(xiàn)場設(shè)備正常運行，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)能。但由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復雜，大量無線業(yè)務(wù)共存，使用頻段相互重疊，工業(yè)設(shè)備間電磁干擾問題突出，使得在網(wǎng)絡(luò)中流通的信息準確性和通信可靠性無法得到保證。
　　 本文以工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的信息可靠性為研究對象。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的信息可靠性主要由節(jié)點感知的信息準確

2、性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约熬W(wǎng)絡(luò)部署的合理性三個方面決定。本文從節(jié)點層面和網(wǎng)路層面兩個方面深入系統(tǒng)地研究了旨在提高感知準確性和傳輸可靠性的分布式協(xié)同估計問題以及面向估計準確性的網(wǎng)絡(luò)部署問題。
　　 在節(jié)點層面，針對工業(yè)現(xiàn)場多類傳感器節(jié)點并存、節(jié)點感知數(shù)據(jù)存在誤差以及不同位置的節(jié)點間數(shù)據(jù)不一致等問題，論文研究了兩類傳感器節(jié)點的分布式參數(shù)估計問題，提出了基于中繼的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)分布式估計算法。利用Markov鏈及代數(shù)圖論等知識，從理論上分

3、析了算法的基本性質(zhì)，得到了中繼節(jié)點估計值與主節(jié)點估計值之間的關(guān)系，同時基于隨機分析的框架，研究了算法的均方穩(wěn)定性，建立了算法穩(wěn)定的充分條件，探討了網(wǎng)絡(luò)拓撲對估計性能的影響。數(shù)值仿真結(jié)果很好地驗證了理論分析的結(jié)論，并表明網(wǎng)絡(luò)拓撲及相關(guān)估計參數(shù)對估計算法性能有著重要影響。
　　 針對具有動態(tài)特性的狀態(tài)的分布式估計問題，論文提出了存在兩類傳感器節(jié)點的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)分布式一致性Kalman濾波算法。該算法融合了Kalman濾波算法對數(shù)據(jù)的

4、去噪功能以及分布式一致性算法對數(shù)據(jù)差異的一致化處理特性。為保證估計誤差的最小化，本文采用了分離序貫設(shè)計的思想，從無偏性和最優(yōu)性兩個角度出發(fā)，給出了最優(yōu)估計的參數(shù)設(shè)計方法，為多類傳感器節(jié)點并存時的分布式估計參數(shù)設(shè)計難題提供了一種可行方案。此外，利用It(o)隨機分析理論，論文還研究了算法的均方穩(wěn)定性，并得到了算法穩(wěn)定的充分條件。
　　 在網(wǎng)絡(luò)層面，論文研究了確保分布式估計性能的的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點部署問題。首先，探究了分布式估計算法