發(fā)布時間：2017-04-07 19:02

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)以其低廉成本、快速組網(wǎng)、動態(tài)拓?fù)�、多跳路由等突出特點(diǎn)在軍事偵查、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療救助、空間探索、商務(wù)和工業(yè)應(yīng)用等行業(yè)得到廣泛運(yùn)用。將傳感器節(jié)點(diǎn)布設(shè)在現(xiàn)場,觀測物理現(xiàn)象,但大多情況下,只有包含位置信息的數(shù)據(jù)才有實(shí)際意義,因此節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)在WSN系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。目前,大多數(shù)WSN定位技術(shù)有需要增加硬件外設(shè)、定位精度低、誤差累積、能耗大等局限性,因此,本文以靜態(tài)節(jié)點(diǎn)定位、移動未知節(jié)點(diǎn)定位、移動錨節(jié)點(diǎn)路徑規(guī)劃三方面為主要研究對象,引入不同算法思想和理論,對WSN節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)展開了深入的探究。論文的主要研究工作如下:首先,對WSN的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用和節(jié)點(diǎn)定位算法、計算方法等相關(guān)理論進(jìn)行扼要闡述,述說了本課題研究背景和意義,陳列并分析了靜止節(jié)點(diǎn)和移動未知節(jié)點(diǎn)定位、路徑規(guī)劃的研究現(xiàn)狀和方法。本文以提高定位精度、減小誤差同時降低能耗為研究目的,針對上述研究對象提出一些改進(jìn)算法。其次,對靜態(tài)節(jié)點(diǎn)定位算法進(jìn)行研究,提出一種基于回歸型支持向量機(jī)(SVR)的靜態(tài)節(jié)點(diǎn)位置預(yù)測方法�，F(xiàn)有的經(jīng)典節(jié)點(diǎn)定位算法中,基于測距的定位算法定位精確度高,但需要增加外設(shè)且受環(huán)境影響很大,具有非線性特征;而無關(guān)測距的定位算法對節(jié)點(diǎn)分布有極高的要求,不適合應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)分布不均且密度低的網(wǎng)絡(luò)中。而且,大部分定位算法均憑借錨節(jié)點(diǎn)的已知位置信息并采用三邊法、角度法和多邊法來求得被定位節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo),不僅定位誤差大,還會產(chǎn)生誤差累積等問題。故本文提出一種基于svr的靜止節(jié)點(diǎn)位置預(yù)測方法,利用錨節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)和距離矩陣,得出跳數(shù)距離轉(zhuǎn)換矩陣,結(jié)合svr回歸預(yù)測的原理,對被定位節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行預(yù)測。此定位算法在需要少量錨節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中便可實(shí)現(xiàn)對大量未知節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確定位,成本低、精度高。再次,對未知節(jié)點(diǎn)移動、錨節(jié)點(diǎn)靜止的情況展開探究,提出基于果蠅算法(foa)和蒙特卡羅錨盒(mcb)的移動節(jié)點(diǎn)定位算法。隨著wsn應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)增,傳感器節(jié)點(diǎn)被安裝在移動物體上,移動節(jié)點(diǎn)的定位技術(shù)成為一個新型研究方向,然而傳統(tǒng)的靜止節(jié)點(diǎn)定位算法不適合動態(tài)網(wǎng)絡(luò)。蒙特卡羅定位(mcl)算法為解決移動節(jié)點(diǎn)定位開創(chuàng)了新方向,并相繼出現(xiàn)了一些改進(jìn)算法如dual-mcl、mmcl、mcb等,這些改進(jìn)算法的定位誤差有所減小但是有限。故本文針對錨節(jié)點(diǎn)靜止、未知節(jié)點(diǎn)移動的情況提出一種基于foa-mcb移動節(jié)點(diǎn)定位算法,考慮移動節(jié)點(diǎn)上一時刻的速度和方向?qū)Ξ?dāng)前時刻移動速度和方向的影響,選擇連續(xù)相關(guān)移動模型來規(guī)劃未知節(jié)點(diǎn)移動軌跡;用mcb算法對未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置估計,通過錨節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)之間的估計距離和測量距離之差作為果蠅算法的適應(yīng)度函數(shù),在解空間搜索最優(yōu)解作為未知節(jié)點(diǎn)位置。最后,對移動錨節(jié)點(diǎn)路徑規(guī)劃進(jìn)行探索,提出一種基于寬度優(yōu)先算法(bfs)和改進(jìn)果蠅算法(mfoa)的路徑規(guī)劃方法。靜態(tài)路徑規(guī)劃方法中錨節(jié)點(diǎn)通常沿著預(yù)設(shè)的軌跡移動,在節(jié)點(diǎn)分布不均勻的情況下,錨節(jié)點(diǎn)冗余移動或者導(dǎo)致部分未知節(jié)點(diǎn)未被成功定位;動態(tài)路徑規(guī)劃方法中錨節(jié)點(diǎn)隨機(jī)移動,當(dāng)待定位環(huán)境復(fù)雜時,導(dǎo)致位置廣播冗余且定位性能差。故本文將路徑規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為圖的遍歷問題,利用BFS算法遍歷未知節(jié)點(diǎn)選取虛擬錨節(jié)點(diǎn),再利用MFOA優(yōu)化虛擬錨節(jié)點(diǎn)的路徑以此來規(guī)劃錨節(jié)點(diǎn)的移動路徑,此路徑規(guī)劃方法中錨節(jié)點(diǎn)可根據(jù)未知節(jié)點(diǎn)的分布情況自適應(yīng)的進(jìn)行路徑規(guī)劃,保證路徑最短。形成錨節(jié)點(diǎn)最優(yōu)移動路徑為下一階段未知節(jié)點(diǎn)定位做好鋪墊。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)定位 支持向量機(jī) 蒙特卡羅定位算法 果蠅算法 寬度優(yōu)先搜索算法
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(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3-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究的背景與意義15-16
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 論文的主要內(nèi)容18-19
• 1.4 論文的組織框架19-21
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)21-31
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)21-24
• 2.1.1 WSN結(jié)構(gòu)21
• 2.1.2 WSN特點(diǎn)21-22
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)應(yīng)用22-23
• 2.1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)23-24
• 2.2 WSN節(jié)點(diǎn)定位24-30
• 2.2.1 節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)24-25
• 2.2.2 WSN節(jié)點(diǎn)定位計算方法25-28
• 2.2.3 WSN節(jié)點(diǎn)定位算法的分類28-29
• 2.2.4 WSN節(jié)點(diǎn)定位算法評價標(biāo)準(zhǔn)29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第三章 靜態(tài)節(jié)點(diǎn)定位算法分析31-45
• 3.1 典型靜態(tài)節(jié)點(diǎn)定位算法31-37
• 3.1.1 基于測距的節(jié)點(diǎn)定位算法31-33
• 3.1.2 無關(guān)測距的節(jié)點(diǎn)定位算法33-36
• 3.1.3 典型靜態(tài)節(jié)點(diǎn)定位算法分析36-37
• 3.2 基于支持向量機(jī)的節(jié)點(diǎn)定位算法37-44
• 3.2.1 支持向量機(jī)算法基本思想37-38
• 3.2.2 SVR定位算法的實(shí)現(xiàn)過程38-41
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)仿真與分析41-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 移動節(jié)點(diǎn)定位算法分析45-61
• 4.1 WSN節(jié)點(diǎn)移動性分類45-46
• 4.2 典型移動節(jié)點(diǎn)定位算法46-51
• 4.2.1 蒙特卡羅定位算法46-49
• 4.2.2 蒙特卡羅錨盒定位算法49-51
• 4.3 節(jié)點(diǎn)的移動模型51-52
• 4.3.1 節(jié)點(diǎn)移動模型簡介51-52
• 4.3.2 連續(xù)相關(guān)移動模型52
• 4.4 基于FOA-MCB的移動節(jié)點(diǎn)定位算法52-60
• 4.4.1 果蠅算法52-54
• 4.4.2 適應(yīng)度函數(shù)的確定54
• 4.4.3 FOA-MCB定位算法實(shí)現(xiàn)過程54-56
• 4.4.4 實(shí)驗(yàn)仿真和分析56-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 移動錨節(jié)點(diǎn)路徑規(guī)劃61-73
• 5.1 虛擬錨節(jié)點(diǎn)選取61-64
• 5.1.1 問題描述62
• 5.1.2 BFS算法62-64
• 5.2 錨節(jié)點(diǎn)移動路徑規(guī)劃64-69
• 5.2.1 確定適應(yīng)度函數(shù)64-65
• 5.2.2 FOA算法改進(jìn)65-67
• 5.2.3 算法實(shí)現(xiàn)步驟67-69
• 5.3 實(shí)驗(yàn)仿真和分析69-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-77
• 6.1 論文總結(jié)73-74
• 6.2 研究展望74-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曹曉梅;何欣;陳貴海;;傳感器節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)攻防機(jī)制研究[J];計算機(jī)科學(xué);2008年07期

2 鄧文蓮;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的仿真研究[J];計算機(jī)仿真;2012年05期

3 嵇瑋瑋;劉中;;遞增式傳感器節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)定位算法仿真[J];計算機(jī)仿真;2013年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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(diǎn)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(diǎn)定位系統(tǒng)構(gòu)建方法與實(shí)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

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 胡冰;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位與目標(biāo)跟蹤技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

2 陳維克;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由和節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

3 王晟;無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王艷暉;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的研究[D];太原理工大學(xué);2016年

2 梁濤;節(jié)點(diǎn)定位與系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

3 劉美輕;基于無線電干涉的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的研究[D];汕頭大學(xué);2009年

4 江濤;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D];安徽理工大學(xué);2013年

5 李坤;基于蒙特卡洛的無線傳感網(wǎng)移動節(jié)點(diǎn)定位研究[D];東華理工大學(xué);2015年

6 張雙;WSN中移動節(jié)點(diǎn)定位及其在智慧校園中的應(yīng)用研究[D];河北師范大學(xué);2015年

7 黃奕微;LSSVR三維節(jié)點(diǎn)定位機(jī)理與系統(tǒng)研發(fā)[D];華南理工大學(xué);2011年

8 劉偉;基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法的WSN節(jié)點(diǎn)定位的研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

9 周慧軍;基于遺傳算法的ZigBee節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2011年

10 林國虎;基于支持向量機(jī)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法研究[D];江南大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：291091