【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)模式，已被納入我國十二五（2011年-2015年）規(guī)劃中，并于2010年正式提升為國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。從國際電信聯(lián)盟在信息社會(huì)世界峰會(huì)上發(fā)布的《ITU Internet reports2005: the Internet of things》中可以總結(jié)出物聯(lián)網(wǎng)所體現(xiàn)的兩層基本涵義：目前的三大網(wǎng)絡(luò)，包括互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和發(fā)展的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)是在三網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展；用戶應(yīng)用終端從人與人之間的信息交互與通信擴(kuò)展到了人與物、物與物之間的溝通連接，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠使物體智能化。其中，物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)的鏈路選擇與分配負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)現(xiàn)、采集、處理、控制和維護(hù)，是物聯(lián)網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，所涉及的關(guān)鍵技術(shù)很多都是尚未攻克的難題，因此也吸引了眾多研究者的目光，成為了研究熱點(diǎn)。 物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)具有多學(xué)科交叉、多技術(shù)融合的特點(diǎn)，每一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都亟待突破和解決。本文針對物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)：典型定位系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)定位問題、普適定位系統(tǒng)鏈路選擇問題、精準(zhǔn)定位系統(tǒng)鏈路分配問題，提出了若干創(chuàng)新性思想及解決方案。本文的創(chuàng)新點(diǎn)及貢獻(xiàn)主要包括以下四個(gè)方面： 1.針對物聯(lián)網(wǎng)典型定位系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)定位精度存在較大誤差的問題，提出了一種基于誤差距離加權(quán)與跳段算法選擇的遺傳優(yōu)化定位算法。該算法包括三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：用基于誤差與距離的權(quán)值處理錨節(jié)點(diǎn)的平均每跳距離來確定未知節(jié)點(diǎn)的平均每跳距離；根據(jù)判斷的位置關(guān)系選擇適合的跳段距離計(jì)算方法來確定未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)間的跳段距離；用改進(jìn)的遺傳算法優(yōu)化未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)來確定未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明，該定位算法的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)算法，達(dá)到了減小節(jié)點(diǎn)定位誤差、提高定位算法精度的目的。 2.針對物聯(lián)網(wǎng)普適定位系統(tǒng)中現(xiàn)有鏈路選擇算法存在能量消耗不均衡、部分節(jié)點(diǎn)能量降低速率過快、鏈路選擇不靈活等問題，提出了一種基于節(jié)點(diǎn)能量均衡的混合鏈路選擇算法。該算法通過對系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)各自的功能進(jìn)行設(shè)置，使節(jié)點(diǎn)在能夠執(zhí)行原有選擇策略的基礎(chǔ)上優(yōu)先選擇改進(jìn)后鄰居表中信息分組轉(zhuǎn)發(fā)的方向，并在選擇的過程中綜合考慮分組傳輸范圍、節(jié)點(diǎn)剩余能量等相應(yīng)的參量，根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)狀況選用適當(dāng)?shù)奶幚矸绞�。通過這種策略，減少系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)無益分組及轉(zhuǎn)發(fā)的發(fā)生，能夠最大限度的選擇節(jié)點(diǎn)剩余能量相對較高、轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)相對較少的鏈路作為最終的最優(yōu)鏈路，增加節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的利用率及運(yùn)行時(shí)間。仿真結(jié)果表明，該算法對降低節(jié)點(diǎn)能量損耗與延長網(wǎng)絡(luò)生命周期有明顯的效果。 3.針對物聯(lián)網(wǎng)普適定位系統(tǒng)中鏈路選擇需要滿足多限制條件的要求，提出了一種基于多約束條件反饋的QoS鏈路選擇算法。利用無線通信廣播特性，將多約束服務(wù)質(zhì)量路由問題轉(zhuǎn)化成在滿足鏈路長度、帶寬、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、丟包率、費(fèi)用等約束條件下尋找最小代價(jià)的問題。建立了物聯(lián)網(wǎng)多跳自主鏈路模型并定義了目標(biāo)能量函數(shù)，利用Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的并行思想將多項(xiàng)約束條件轉(zhuǎn)換為求一多項(xiàng)式極值問題。該算法在不改變系統(tǒng)鏈路選擇策略的前提下，避免了選擇大量參數(shù)的問題，實(shí)現(xiàn)了鏈路自動(dòng)選擇，滿足了通信實(shí)時(shí)快速的要求。 4.針對物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)定位系統(tǒng)中對輻射功率的限制以及不同用戶在不同子載波上衰落各不相同的特點(diǎn)，提出了一種基于用戶速率的多用戶動(dòng)態(tài)鏈路資源分配算法。算法分為三步：首先，根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)速率要求及信道狀態(tài)信息，提出了分步實(shí)現(xiàn)子載波分配的動(dòng)態(tài)資源分配方案；然后，在比特分配過程中，針對用戶速率要求，提出了一種快速的比特分配方案；最后，為了進(jìn)一步降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提出了分簇實(shí)現(xiàn)子載波比特分配的方案。仿真結(jié)果表明，，該算法不僅最大限度的滿足了用戶的速率要求，使比特分配更加快速，而且保證了用戶之間的公平性，使載波分配更加合理，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)性能。 本文通過對節(jié)點(diǎn)定位、鏈路選擇與鏈路分配等關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)，從多個(gè)角度解決了物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下定位系統(tǒng)鏈路通信過程中存在的問題，這些方法在一定程度上突破了當(dāng)前面臨的技術(shù)瓶頸，為物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5;TP391.44

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本文編號(hào)：2387934