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文檔簡介
1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)綜合了嵌入式計(jì)算技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通信、微機(jī)電系統(tǒng)等學(xué)科領(lǐng)域,是21世紀(jì)以來迅速發(fā)展起來的一種新型網(wǎng)絡(luò)。WSN在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部署大量傳感器節(jié)點(diǎn),先通過傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集目標(biāo)信息;然后將采集到的數(shù)據(jù)以無線通信技術(shù)方式傳遞;最后通過傳感器間的多跳、自組織方式傳送到用戶終端。近年來,隨著對(duì)無線傳感器的研究以及不斷完善WSN的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,WSN已具有低功耗、低
2、成本、分布式和自組織等優(yōu)點(diǎn),使其被廣泛應(yīng)用于軍事系統(tǒng)、國家安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、目標(biāo)跟蹤、智能家居、醫(yī)療保健和空間探索等領(lǐng)域。定位技術(shù)作為WSN中的關(guān)鍵技術(shù)之一,也是目前研究的熱點(diǎn)。目前,WSN節(jié)點(diǎn)定位主要應(yīng)用于靜止?fàn)顟B(tài)下的目標(biāo)定位,而對(duì)移動(dòng)WSN定位研究比較少。如果在靜態(tài)的WSN中部署若干個(gè)具有高速移動(dòng)能力的節(jié)點(diǎn),那么既增加了WSN定位的應(yīng)用范圍和應(yīng)變能力,也滿足了當(dāng)今時(shí)代人們對(duì)位置信息的需求。因此,無論是在普通環(huán)境中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位還是在高
3、速環(huán)境中的節(jié)點(diǎn)定位都具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
本文對(duì)目前已有的移動(dòng)WSN節(jié)點(diǎn)定位算法進(jìn)行深入研究,并分析算法中存在的問題。針對(duì)定位區(qū)域的范圍、定位精度和能耗等問題,結(jié)合各類移動(dòng)定位算法具有的特點(diǎn),提出一種在高速環(huán)境下的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法,利用不會(huì)變化的采樣范圍和航位推算算法具有短時(shí)間內(nèi)定位精度高和獨(dú)立性強(qiáng)的特點(diǎn),進(jìn)而得到精確的定位信息。本論文的主要研究成果如下:
(1)針對(duì)蒙特卡羅定位算法采樣范圍過大這一現(xiàn)象,將
4、線性部署與基于正三角形的節(jié)點(diǎn)部署結(jié)合,提出一種新的算法模型。利用錨節(jié)點(diǎn)感知范圍可以重疊的特點(diǎn),得到一個(gè)精確的重疊區(qū)域,并用其取代了傳統(tǒng)蒙特卡羅定位算法以速度為半徑確定的采樣范圍。
(2)針對(duì)蒙特卡羅定位算法中粒子退化問題導(dǎo)致的重采樣以及航位推算算法誤差積累的問題,本文提出來一種改進(jìn)航位推算算法,將重疊區(qū)域內(nèi)采集到的錨節(jié)點(diǎn)信息作為修正定位誤差的參照點(diǎn)。在離散的時(shí)間段內(nèi),利用參照點(diǎn)修正定位誤差,并且利用定位誤差描繪出未知節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)
5、軌跡。
(3)考慮到線性部署單點(diǎn)失效問題以及高速環(huán)境下移動(dòng)未知節(jié)點(diǎn)的定位精度,本文引入數(shù)據(jù)回傳技術(shù)與異常數(shù)據(jù)剔除技術(shù),并在算法模型中虛擬地構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心。高速移動(dòng)未知節(jié)點(diǎn)將采集到的信息直接回傳到數(shù)據(jù)處理中心,解決了線性部署中數(shù)據(jù)單向傳遞問題。經(jīng)過修正因子與閾值對(duì)比,剔除大于閾值的誤差值,進(jìn)而得到更精確的定位。
(4)對(duì)基于WSN的高速移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法所提出的解決方案進(jìn)行仿真,并采用勻速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng)和勻減速運(yùn)
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