【摘要】：隨著無線通訊技術的不斷發(fā)展,基于定位的各種應用服務層出不窮,無線傳感器網絡(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)學治療等各種領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,對目標進行定位和數(shù)據的采集及處理。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)測目標的位置信息在各種應用場景中起到關鍵性作用,獲取到的數(shù)據必須與節(jié)點位置相聯(lián)系才有意義。因此,WSNs目標節(jié)點定位技術成為目前廣受關注的重要課題。壓縮感知(Compressed Sensing,CS)技術是信號處理領域中的新型采樣技術,它能夠通過少量的采樣數(shù)據精確還原出原始信號,在數(shù)據量突飛猛進的現(xiàn)代信息社會,更加具有實用價值。將CS技術運用在WSNs多目標定位問題的研究受到學者的廣泛關注,同時也取得了一定的成果�；贑S的WSNs多目標定位問題中,定位效果與參考節(jié)點收發(fā)的信號息息相關,尤其是運用接收信號強度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)的測距方式,定位準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,論文對信號強度指紋庫和重構算法進行了重點研究,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,提高目標數(shù)目未知情況下的定位效果。在RSSI抗異指紋庫的設計中,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)和隨機性變化函數(shù)兩個部分,前者通過少量測量值結合擬合方法求解,后者通過Kriging插值法進行求解;同時給出了一種新型的投票機制,可確定各個錨節(jié)點的可信度,篩選出受損錨節(jié)點,并提出利用在線標準差的變化規(guī)律判斷出受損程度,從而對指紋庫進行相應的數(shù)據更新。變步長貪婪重構算法提出利用一種變步長和雙閾值相結合的思想,根據殘差自適應的調節(jié)每次迭代的步長,利用雙閾值嚴格控制迭代條件。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,避免錨節(jié)點受損造成的嚴重定位誤差,具有更強的適應性,提高了定位系統(tǒng)的精確度和魯棒性;而變步長貪婪重構算法與其他貪婪重構算法相比,更加快速和高效,尤其在盲稀疏度下的多目標定位問題中,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，再用本文提出的抗異指紋庫重構目標節(jié)點的位置，并計算目較結果如圖 4.3 所示。

分析仿真實驗對上述提出的改進后 WSNs 多目標定位算法進行綜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的網格~25 個，，錨節(jié)點選取 10 個，觀察重構算法的平均運算時間和誤差直接反應定位效果，可通過計算 k 個待測目標的測量位假設第i 個待測目標的估計位置坐標為 ( ,)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）。仿真實驗得出的結平均結果。待測目標節(jié)點隨機的分布在監(jiān)測區(qū)域內，錨節(jié)點內部則隨機部署。
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 向滿天;羅嗣力;戴美思;;無線傳感器網絡中一種改進的凸規(guī)劃定位算法[J];傳感技術學報;2014年08期

2 柴繼貴;;WSN中一種基于壓縮感知的目標定位算法[J];計算機工程;2013年03期

3 錢志鴻;王義君;;面向物聯(lián)網的無線傳感器網絡綜述[J];電子與信息學報;2013年01期

4 王勇;王雪;孫欣堯;;基于稀疏信號重構的無線傳感網絡目標定位[J];儀器儀表學報;2012年02期

5 方紅;楊海蓉;;貪婪算法與壓縮感知理論[J];自動化學報;2011年12期

6 焦李成;楊淑媛;劉芳;侯彪;;壓縮感知回顧與展望[J];電子學報;2011年07期

7 汪苑;林錦國;;幾種常用室內定位技術的探討[J];中國儀器儀表;2011年02期

8 劉亞新;趙瑞珍;胡紹海;姜春暉;;用于壓縮感知信號重建的正則化自適應匹配追蹤算法[J];電子與信息學報;2010年11期

9 任豐原,黃海寧,林闖;無線傳感器網絡[J];軟件學報;2003年07期

本文編號：2603098