【摘要】：近年來,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)以低成本、低功耗、多功能、自組織等特點,廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境、工業(yè)等領(lǐng)域,定位技術(shù)是WSN的關(guān)鍵技術(shù)之一。氣體源定位是通過監(jiān)測節(jié)點所測得氣體濃度值結(jié)合氣體擴散模型來估計氣體泄漏點位置,有助于火災(zāi)早期探測和危險氣體泄漏預(yù)警。本文介紹了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點及氣體源定位的研究現(xiàn)狀,深入分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)。針對現(xiàn)有氣體源定位算法只考慮氣體擴散的平穩(wěn)情況,重點研究了非平穩(wěn)態(tài)的氣體源定位問題,具體展開工作如下：深入研究了氣體擴散理論,推導(dǎo)了無風(fēng)條件下的非穩(wěn)態(tài)氣體擴散模型。以此為基礎(chǔ),構(gòu)建了二維環(huán)境下傳感器的氣體濃度測量模型,并結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點,利用傳感器測量信息,將氣體源定位問題轉(zhuǎn)化為全局優(yōu)化問題,進而提出了二維環(huán)境下基于多種群遺傳算法(Multi-Population Genetic Algorithm, MPGA)的集中式氣體源定位算法。MPGA采用相互獨立且不同進化機制的多種群協(xié)同進化,且有全局搜索能力強、收斂速度快等優(yōu)點,能有效求解氣體源參數(shù)。針對選擇操作破壞了算法的種群多樣性,引入了邏輯循環(huán)移位交叉,增加個體的多樣性,提高算法的有效性。仿真結(jié)果表明所提算法對二維非平穩(wěn)態(tài)氣體源定位的可行性,同時表明所提算法相對于質(zhì)心定位算法,具有更高的定位精度和更強的魯棒性。目前氣體源定位算法僅考慮二維情形,而實際應(yīng)用場合均為三維環(huán)境,因而將二維氣體源定位算法推廣到三維。利用擴散定律推導(dǎo)了三維氣體濃度測量模型,構(gòu)造了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),并利用多種群遺傳算法對氣體源參數(shù)進行求解。仿真表明所提算法在三維空間仍具有較好的定位效果。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：2576306