水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)定位算法研究.pdf

1、水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)定位算法研究水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)定位算法研究Underwaterwirelesssenswksrealtimelocalizationalgithm工程領(lǐng)域：控制工程作者名字：晉澤炎指導(dǎo)教師：呂偉杰副教授企業(yè)導(dǎo)師：高南珪高級(jí)工程師天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一六年十一月I摘要摘要隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科學(xué)進(jìn)步以及人民生活水平的不斷提高，人類對(duì)海洋資源、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋教育以及海洋環(huán)境的日益重視，用于監(jiān)控海洋環(huán)境的水

2、下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為海洋信息技術(shù)研究的熱點(diǎn)。水下節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)作為水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，受到了極大關(guān)注。在近海無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)控中，節(jié)點(diǎn)能量受限，洋流也會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，給水下精準(zhǔn)定位帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此，本文提出了基于洋流模型的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)定位算法（RealtimelocalizationbasedoncurrentmodelRTLC）。利用洋流模型表示節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)模型消除流動(dòng)性對(duì)定位造成的影響

3、，成功模擬了節(jié)點(diǎn)在水中的移動(dòng)速度。通過卡爾曼預(yù)測(cè)方法結(jié)合觀測(cè)值與估計(jì)值優(yōu)化運(yùn)動(dòng)模型，使其更貼近節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。采用信息記錄機(jī)制及列表更新機(jī)制保證信息的時(shí)效性從而提高定位準(zhǔn)確度。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1)構(gòu)造了洋流模型用以消除水下節(jié)點(diǎn)的流動(dòng)性。根據(jù)近海洋流速度的歷史數(shù)據(jù)分析，建立了由時(shí)間基函數(shù)和空間基函數(shù)組成的洋流模型，并成功模擬了水下節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度狀況。利用具有較低時(shí)間空間分辨率的模型參數(shù)對(duì)洋流模型進(jìn)行了初始化，將歷史洋流數(shù)據(jù)通過最小二

4、乘法插值到模型里，根據(jù)Kmeans聚類算法選取徑向基函數(shù)的中心并且實(shí)時(shí)更新聚類中心。2)設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)定位算法，將定位過程分為兩部分：錨節(jié)點(diǎn)定位和普通節(jié)點(diǎn)定位。錨節(jié)點(diǎn)定位是用于輔助普通節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定位的。在錨節(jié)點(diǎn)定位過程中，將錨節(jié)點(diǎn)定位誤差與誤差閾值進(jìn)行比較從而決定錨節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)模型參數(shù)是否需要進(jìn)行卡爾曼預(yù)測(cè)更新使其更加符合節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在普通節(jié)點(diǎn)定位過程中，本文采用普通節(jié)點(diǎn)攜帶參考節(jié)點(diǎn)列表的方式記錄置信度可靠的錨節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，用于普通節(jié)點(diǎn)