【摘要】：隨著無線通訊技術(shù)的不斷發(fā)展,基于定位的各種應(yīng)用服務(wù)層出不窮,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)以其自身低功耗、低成本的優(yōu)點,在智能家居、環(huán)境監(jiān)控、軍事偵察、醫(yī)學(xué)治療等各種領(lǐng)域得到了廣泛的運用。此外,WSNs因其具有分布廣泛、無線連接方式的特點,可以不受限制地在人類無法直接探測的特殊環(huán)境中工作,對目標(biāo)進(jìn)行定位和數(shù)據(jù)的采集及處理。WSNs通過許多個傳感器節(jié)點可以不斷收集環(huán)境中的各種信息,其中監(jiān)測目標(biāo)的位置信息在各種應(yīng)用場景中起到關(guān)鍵性作用,獲取到的數(shù)據(jù)必須與節(jié)點位置相聯(lián)系才有意義。因此,WSNs目標(biāo)節(jié)點定位技術(shù)成為目前廣受關(guān)注的重要課題。壓縮感知(Compressed Sensing,CS)技術(shù)是信號處理領(lǐng)域中的新型采樣技術(shù),它能夠通過少量的采樣數(shù)據(jù)精確還原出原始信號,在數(shù)據(jù)量突飛猛進(jìn)的現(xiàn)代信息社會,更加具有實用價值。將CS技術(shù)運用在WSNs多目標(biāo)定位問題的研究受到學(xué)者的廣泛關(guān)注,同時也取得了一定的成果�；贑S的WSNs多目標(biāo)定位問題中,定位效果與參考節(jié)點收發(fā)的信號息息相關(guān),尤其是運用接收信號強(qiáng)度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)的測距方式,定位準(zhǔn)確度高度依賴于錨節(jié)點接收到的RSSI值,而且,實際中出現(xiàn)的多目標(biāo)定位問題大多建立在未知節(jié)點數(shù)目的情況。因此,論文對信號強(qiáng)度指紋庫和重構(gòu)算法進(jìn)行了重點研究,提出了一種RSSI抗異指紋庫和一種變步長貪婪重構(gòu)算法,使定位系統(tǒng)能夠抵抗來自受損錨節(jié)點的異常接收信號強(qiáng)度指示,確保節(jié)點收發(fā)信號的可信度,減少定位計算量,提高目標(biāo)數(shù)目未知情況下的定位效果。在RSSI抗異指紋庫的設(shè)計中,提出了一種插值優(yōu)化算法建立和更新指紋庫,將插值函數(shù)分為確定性衰減函數(shù)和隨機(jī)性變化函數(shù)兩個部分,前者通過少量測量值結(jié)合擬合方法求解,后者通過Kriging插值法進(jìn)行求解;同時給出了一種新型的投票機(jī)制,可確定各個錨節(jié)點的可信度,篩選出受損錨節(jié)點,并提出利用在線標(biāo)準(zhǔn)差的變化規(guī)律判斷出受損程度,從而對指紋庫進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)更新。變步長貪婪重構(gòu)算法提出利用一種變步長和雙閾值相結(jié)合的思想,根據(jù)殘差自適應(yīng)的調(diào)節(jié)每次迭代的步長,利用雙閾值嚴(yán)格控制迭代條件。仿真實驗表明,與傳統(tǒng)指紋庫相比,RSSI抗異指紋庫能夠及時更新數(shù)據(jù),避免錨節(jié)點受損造成的嚴(yán)重定位誤差,具有更強(qiáng)的適應(yīng)性,提高了定位系統(tǒng)的精確度和魯棒性;而變步長貪婪重構(gòu)算法與其他貪婪重構(gòu)算法相比,更加快速和高效,尤其在盲稀疏度下的多目標(biāo)定位問題中,能夠表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。
【圖文】：

錨節(jié)點目標(biāo)節(jié)點受損錨節(jié)點圖 4.2 仿真實驗節(jié)點分布圖了一個錨節(jié)點受到損壞的其中一種情況，因為有 12 個錨節(jié)點，我，考慮到不同錨節(jié)點損壞的可能，最后取平均值。實驗中，首先使構(gòu)，再用本文提出的抗異指紋庫重構(gòu)目標(biāo)節(jié)點的位置，并計算目較結(jié)果如圖 4.3 所示。

分析仿真實驗對上述提出的改進(jìn)后 WSNs 多目標(biāo)定位算法進(jìn)行綜SR-GMP 方法與 VS-GMP 方法相對比，驗證本文所提出的新正方形區(qū)域作為模擬監(jiān)測范圍，并將其劃分為20 20的網(wǎng)格~25 個，，錨節(jié)點選取 10 個，觀察重構(gòu)算法的平均運算時間和誤差直接反應(yīng)定位效果，可通過計算 k 個待測目標(biāo)的測量位假設(shè)第i 個待測目標(biāo)的估計位置坐標(biāo)為 ( ,)i ix y ，實際位置坐平均定位誤差：2 2= ( - ) + ( - )ki i i ii=11P x x y yk 外部噪聲但有測量噪聲的環(huán)境下進(jìn)行，且測量噪聲是方差為10dB、15dB 和 20dB 噪聲環(huán)境下測量）。仿真實驗得出的結(jié)平均結(jié)果。待測目標(biāo)節(jié)點隨機(jī)的分布在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，錨節(jié)點內(nèi)部則隨機(jī)部署。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2603098