本文關(guān)鍵詞：無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Rechargeable Sensor Networks, WRSNs)是一種集成了無線充電、感知、通信和計算等多種技術(shù)的一種新興網(wǎng)絡(luò)。與普通的傳感網(wǎng)不同,WRSNs中的節(jié)點一般需要為其充滿一定電量才能開始工作。這種可充電的技術(shù)方案能夠有效解決傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中由電池供電的節(jié)點的壽命有限的問題,可被廣泛應(yīng)用于倉庫管理、環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。節(jié)點的位置信息在很多場景和研究中必不可少,例如只有知道節(jié)點的位置才能確定收集的信息中事件所發(fā)生的地點,才能對網(wǎng)絡(luò)中的基于地理位置的路由協(xié)議和充電效率等進(jìn)行優(yōu)化。因此,對節(jié)點定位問題的研究,成為了在WRSNs中諸多應(yīng)用的研究前提。本文主要研究的問題是在一個區(qū)域中隨機(jī)分布著大量節(jié)點,利用一個可自定位的充電器對位于其中的所有節(jié)點進(jìn)行定位。我們分別從充電器的充電功率和有向充電器的充電區(qū)域這兩個特性著手提出三個節(jié)點定位算法。本文主要工作由3部分構(gòu)成。第一,在無噪聲干擾的充電場景下,基于功率模型提出定位算法。該算法的主要思想是當(dāng)可以通過測量得到距離時,節(jié)點坐標(biāo)可使用三邊測量等數(shù)學(xué)方法求解。我們提出通過使用三角形區(qū)域來“鑲砌”多邊形區(qū)域的三角形覆蓋方法來得到移動充電器的停留點。為確定三角形邊長,我們從邊長對定位時間的影響的角度進(jìn)行了研究,并證明了所需定位時間隨邊長的增大而減小。第二,我們進(jìn)一步對充電場景中可能存在的噪聲干擾問題進(jìn)行考慮。因為功率值受噪聲的影響,估算的距離產(chǎn)生偏差,從而不能使三邊測量方法求得有效解。對此,我們使用最小二乘矩陣方法,可以有效減小距離誤差。第三,由于精確的充電功率模型很難獲得,并且為了獲得更穩(wěn)定的充電功率,在實際中經(jīng)常采用有向充電器,我們基于有向充電器的扇形充電特性提出劃分多邊形的定位算法。該方法主要利用有向充電器的充電區(qū)域為扇形而非圓盤,因此當(dāng)充電器位于不同位置且朝向不同方位時能夠充到的節(jié)點不同這一特性。我們設(shè)計了一個基于夾角分割和網(wǎng)格分隔的多邊形劃分定位算法,并對基于夾角分割的算法分別在單節(jié)點場景和多節(jié)點場景下進(jìn)行了優(yōu)化擴(kuò)展。我們進(jìn)行了現(xiàn)場實驗和大量節(jié)點的仿真實驗來評估我們的算法�，F(xiàn)場實驗結(jié)果顯示我們提出的算法在5m×5tm的區(qū)域中經(jīng)過4個停留點可以得到誤差在20cm內(nèi)的定位。仿真實驗的結(jié)果從更多角度表明算法能夠有效定位出節(jié)點位置并大大減小定位距離誤差。
【關(guān)鍵詞】：無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線充電 節(jié)點定位 充電功率 有向充電器
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 研究背景13-21
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述13-14
• 1.1.2 無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)14-16
• 1.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位16-20
• 1.1.4 無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中的充電模型20-21
• 1.2 相關(guān)工作21-24
• 1.3 本文工作24-25
• 1.4 組織結(jié)構(gòu)25-26
• 第二章 移動充電器理想條件下的三角形覆蓋定位26-34
• 2.1 引言26-27
• 2.2 問題描述27-28
• 2.2.1 充電模型27
• 2.2.2 問題描述27-28
• 2.3 問題求解28-32
• 2.4 仿真實驗32
• 2.4.1 實驗設(shè)置32
• 2.4.2 仿真結(jié)果32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 移動充電器有噪聲干擾條件下的三角形覆蓋定位34-40
• 3.1 引言34
• 3.2 最小二乘法原理介紹34-36
• 3.2.1 最小二乘問題35
• 3.2.2 最小二乘求解方法35-36
• 3.3 問題求解36-38
• 3.3.1 問題描述36-37
• 3.3.2 問題求解37-38
• 3.4 仿真實驗38-39
• 3.4.1 實驗設(shè)置38
• 3.4.2 仿真結(jié)果38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于充電器的有向充電特性的節(jié)點定位40-58
• 4.1 引言40-41
• 4.2 無線充電模型41-43
• 4.3 簡單節(jié)點定位算法43-49
• 4.3.1 問題場景43-44
• 4.3.2 夾角分割44-47
• 4.3.3 網(wǎng)格分割47-49
• 4.4 算法擴(kuò)展49-51
• 4.4.1 單傳感器節(jié)點定位場景49-50
• 4.4.2 多傳感器節(jié)點定位場景50-51
• 4.5 性能評估51-56
• 4.5.1 現(xiàn)場實驗52-53
• 4.5.2 仿真實驗53-56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 4.6.1 討論56-57
• 4.6.2 總結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-61
• 5.1 工作總結(jié)58-59
• 5.2 主要創(chuàng)新59
• 5.3 研究展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 簡歷與科研成果66-67
• 致謝67-68

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3 嵇瑋瑋;劉中;;遞增式傳感器節(jié)點定位方法的累積誤差分析及其改進(jìn)[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年04期

4 梅舉;陳滌;辛玲;;基于蒙特卡洛方法的移動傳感網(wǎng)節(jié)點定位優(yōu)化算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2013年05期

5 王培東;祁春莉;;一種改進(jìn)的節(jié)點定位方法[J];計算機(jī)應(yīng)用與軟件;2012年08期

6 李磊;秦國軍;胡蔦慶;陳鎧;;基于傳輸距離估計的無線傳感網(wǎng)節(jié)點定位方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2009年01期

7 梁毓明;陳德海;黃朝志;;無線傳感器網(wǎng)路節(jié)點定位技術(shù)的研究進(jìn)展[J];江西理工大學(xué)學(xué)報;2010年03期

8 賀遠(yuǎn)華;黎洪生;;一種新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式節(jié)點定位方法[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(信息與管理工程版);2010年04期

9 胡鋼;張瑞;劉宴佳;;水下傳感器網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點定位問題研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2012年02期

10 李余琪;;基于修正殘差的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點定位算法仿真[J];計算機(jī)仿真;2013年05期

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1 何怡;郭愛煌;劉楓;;多層網(wǎng)狀局域連通環(huán)境無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位[A];2007北京地區(qū)高校研究生學(xué)術(shù)交流會通信與信息技術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

2 黃奕微;劉桂雄;洪曉斌;;WSN節(jié)點定位系統(tǒng)構(gòu)建方法與實現(xiàn)[A];2010中國儀器儀表學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)大會（論文集1）[C];2010年

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3 王晟;無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位與覆蓋控制理論及技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

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  本文關(guān)鍵詞：無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：355420