本文選題：物聯(lián)網(wǎng)　切入點(diǎn)：無線網(wǎng)絡(luò)路由　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備,按照約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連起來,進(jìn)行自主信息交換,并為人們提供有用的信息,以實(shí)現(xiàn)人們對(duì)事物的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)、交通、物流、電力、環(huán)保、軍事、公共安全、日常生活等方方面面都具備應(yīng)用潛力,目前也得到了眾多學(xué)者的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)極大改善人們的生活質(zhì)量,并給人們的生活方式帶來了巨大的變化。我國根據(jù)國情提出“互聯(lián)網(wǎng)+”、“工業(yè)4.0”等無不是依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行的生產(chǎn)生活方式變革。物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是世界下一次信息技術(shù)浪潮和新經(jīng)濟(jì)引擎,將對(duì)世界經(jīng)濟(jì)、政治、文化、軍事、社會(huì)都將產(chǎn)生無比巨大的影響。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使以電池為供電電源的能量受限傳感設(shè)備有了接入互聯(lián)網(wǎng)的需求。而其能量受限的特性使無線數(shù)據(jù)傳輸能耗控制成為應(yīng)用研究的重點(diǎn)之一。6Lo WPAN協(xié)議棧以無縫連接IPv6互聯(lián)網(wǎng)與低功耗無線節(jié)點(diǎn)為目標(biāo),其所包含的RPL路由協(xié)議具備連接海量物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的能力,逐漸成為了事實(shí)上的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),已被Bluetooth、Zig Bee等經(jīng)典無線傳輸協(xié)議所支持并逐漸應(yīng)用。信息質(zhì)量感知技術(shù)以傳感器采集數(shù)據(jù)的信息質(zhì)量為依據(jù),僅傳輸傳感器網(wǎng)絡(luò)所需的感興趣事件發(fā)生情況下具有價(jià)值的信息,降低了傳輸無效數(shù)據(jù)的冗余度,起到了較好的降低能耗效果。因此,研究6Lo WPAN中的RPL路由協(xié)議與信息質(zhì)量感知技術(shù)相結(jié)合,利用信息質(zhì)量理論構(gòu)建DODAG,成為降低無線節(jié)點(diǎn)能耗亟待解決的問題。另一方面,借助于無線網(wǎng)絡(luò),節(jié)點(diǎn)通過相互通信可以確定彼此間的關(guān)系,再輔助以參考節(jié)點(diǎn)的位置和無線測(cè)距技術(shù),即可實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的定位。目前現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)在性能指標(biāo)上存在著定位精度不高,自適應(yīng)能力不強(qiáng),算法計(jì)算量偏大等問題。因此,深入研究基于無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位技術(shù),提高定位精度,降低定位算法計(jì)算復(fù)雜度,具有重要的意義。針對(duì)面向物聯(lián)網(wǎng)的路由問題和無線節(jié)點(diǎn)定位問題,本文以提高性能和延長網(wǎng)絡(luò)壽命為目標(biāo),從分析應(yīng)用的不同特點(diǎn)入手,分別做出以下幾方面的貢獻(xiàn):1.提出了一種用于低功耗和有損網(wǎng)絡(luò)的信息質(zhì)量感知DODAG構(gòu)建機(jī)制,用于面向事件檢測(cè)的RPL網(wǎng)絡(luò)DODAG構(gòu)建性能的提高。首先討論了噪聲干擾對(duì)基于RPL的LLN中DODAG構(gòu)造的影響,提出了利用鄰居列表對(duì)干擾下DODAG構(gòu)建的優(yōu)化方法。該方法以通過在聯(lián)網(wǎng)過程中增加平均小于1個(gè)控制消息的開銷來構(gòu)造更高效的DODAG,進(jìn)而降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀尽Ｈ缓罄眯畔①|(zhì)量衡量傳感器采集的數(shù)據(jù),并通過構(gòu)建本地DODAG進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和傳輸,降低事件檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀�。仿真結(jié)果表明,在保證信息質(zhì)量的前提下,數(shù)據(jù)傳輸能耗最高降低70%。2.提出一種基于離散度的WKNN位置指紋定位方法。從位置指紋數(shù)據(jù)與實(shí)際采樣值的相關(guān)性入手,首先通過聚類算法對(duì)離線位置指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,排除與實(shí)測(cè)采樣值差別較大的數(shù)據(jù),增大位置指紋數(shù)據(jù)與采樣值的相關(guān)性,降低位置匹配算法的計(jì)算量;然后,根據(jù)與實(shí)測(cè)采樣值位置指紋數(shù)據(jù)的離散程度,對(duì)離散程度不同的位置指紋數(shù)據(jù)賦予不同的權(quán)值,利用加權(quán)K近鄰法估計(jì)待定位位置。通過實(shí)際場(chǎng)景的測(cè)試表明,該算法在定位精度上優(yōu)于原有的以歐氏距離作為權(quán)重系數(shù)的WKNN算法,且誤差波動(dòng)較小。本算法對(duì)于基于Wi-Fi的無線定位問題具有一定的參考價(jià)值。3.提出基于剩余能量成簇的分布式距離誤差校正MDS-MAP定位方法:(1)提出基于剩余能量的傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法,使得網(wǎng)絡(luò)分簇均衡,簇內(nèi)利用分布式MDS-MAP算法進(jìn)行定位降低定位誤差;(2)在簇內(nèi)對(duì)于無法直接得到節(jié)點(diǎn)間距的情況,通過鄰近節(jié)點(diǎn)幾何關(guān)系,應(yīng)用多跳距離校正算法來校正多跳節(jié)點(diǎn)間距離,降低采用最短路徑距離作為定位條件下的定位誤差;(3)對(duì)于無法通過鄰近節(jié)點(diǎn)幾何關(guān)系校正多跳距離的節(jié)點(diǎn),通過多跳關(guān)系近似得到多跳節(jié)點(diǎn)間距離;(4)在簇內(nèi)定位結(jié)束后通過簇間坐標(biāo)融合和絕對(duì)坐標(biāo)變換得到定位結(jié)果。該方法在降低誤差的同時(shí)減少了定位算法應(yīng)用的計(jì)算量,降低了節(jié)點(diǎn)能耗。仿真結(jié)果表明定位性能優(yōu)于經(jīng)典MDS-MAP及MDS-MAP(P)算法。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.5;TP391.44

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本文編號(hào)：1635406