復(fù)合粒子群約束優(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一門新興的多學(xué)科技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、軍事、醫(yī)療健康等領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作區(qū)域，或者是環(huán)境較惡劣的區(qū)域，或者是危險(xiǎn)區(qū)域，而且網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是隨意投放的，無法事先預(yù)知其位置，然而，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大部分應(yīng)用中，如果只獲取了信息但不知道是從哪個具體位置獲取的信息，那么所獲取的信息幾乎沒有實(shí)用價(jià)值。因此在實(shí)際應(yīng)用中，綜合考慮多種因素選擇適當(dāng)?shù)亩ㄎ患夹g(shù)來完成定位系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的自我定位十分重要。
　

2、　因定位機(jī)制的不同，典型的定位技術(shù)分為基于測距的定位技術(shù)和無需測距的定位技術(shù)。通過分析各種典型的定位技術(shù)可知，基于測距的定位技術(shù)和無需測距的DV-Hop定位技術(shù)的定位都包括獲得節(jié)點(diǎn)間的間距和定位計(jì)算兩部分。實(shí)際應(yīng)用中，通常選取盡可能多的利用定位系統(tǒng)中錨節(jié)點(diǎn)的位置信息的最小二乘法作為定位計(jì)算法。由最小二乘法的定位計(jì)算原理可知，該方法的定位準(zhǔn)確度對某一個錨節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)間的測量誤差比較敏感，即使在測得的其他錨節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)間的間距較準(zhǔn)確的條

3、件下，若該錨節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)間的測量距離誤差較大，則該技術(shù)的定位準(zhǔn)確度就較低。為了克服基于最小二乘法定位技術(shù)的不足，本文把基于最小二乘法的定位技術(shù)問題轉(zhuǎn)化為基于測量距離和測量誤差的約束優(yōu)化問題。
　　針對上述問題，本文通過對粒子群優(yōu)化算法和模擬退火算法的尋優(yōu)性能深入分析后，針對粒子群算法有較快的收斂速度，但易陷入局部極值的特性，及模擬退火算法有較強(qiáng)的擺脫局部極值能力，但收斂速度較慢的特性，本文提出在粒子群算法每次迭代更新個體極值和群

4、體極值后，利用保留因子α對其個體極值和群體極值進(jìn)行位置點(diǎn)附近波動的方式來構(gòu)造新解并引入模擬退火算法的Metropolis接受準(zhǔn)則來以一定的概率接受新解作為當(dāng)前的個體極值和群體極值的復(fù)合粒子群算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明該復(fù)合粒子群算法有較好的尋優(yōu)性能和較快的收斂速度。
　　由于復(fù)合粒子群算法不具備處理約束條件的能力，本文通過對常見的約束處理法進(jìn)行分析后，選取操作簡單、參數(shù)少的個體比較性原則法將其融合在復(fù)合粒子群算法中，提出復(fù)合粒子群約束優(yōu)化

5、算法。在處理約束優(yōu)化問題時(shí)，該算法在構(gòu)造新解的過程中利用保留因子α來保留粒子群算法搜索到的當(dāng)前個體極值和群體極值的信息，并用1-α來保留當(dāng)前個體最優(yōu)不可行解和群體最優(yōu)不可行解信息的新解構(gòu)造法，彌補(bǔ)個體比較性原則法處理最優(yōu)極值位于約束邊界附近時(shí)的不足和粒子群算法易陷入局部極值的不足。仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法能夠?qū)さ幂^優(yōu)的約束最優(yōu)解。
　　最后將復(fù)合粒子群約束優(yōu)化算法應(yīng)用在基于測量距離和測量誤差約束優(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)中。仿真表明: