無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中定位跟蹤技術(shù)的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成了傳感器技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)，它已成為當(dāng)前IT領(lǐng)域研究的熱點之一。由于網(wǎng)絡(luò)自組織、廣覆蓋、高容錯性以及高精度測量等固有優(yōu)點以及組網(wǎng)成本低、構(gòu)建靈活、方便等特點，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、民用等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 本文深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位跟蹤問題，包括節(jié)點定位、生化氣體源定位以及目標(biāo)跟蹤問題，并設(shè)計開發(fā)了面向定位跟蹤應(yīng)用研究的平臺，為進(jìn)一步的應(yīng)用研究打下基礎(chǔ)。在上述問題的研究

2、中，針對不同的實際應(yīng)用場景提出了具有理論和實際價值的定位、跟蹤新方法，并通過計算機(jī)仿真對性能進(jìn)行了驗證和評價。 具體地，論文主要的研究成果和創(chuàng)新有： (1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位研究將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位問題看作目標(biāo)跟蹤的對偶問題，提出一種基于虛擬信標(biāo)點的節(jié)點定位方案，區(qū)別于基于固定信標(biāo)點方式的現(xiàn)有定位算法?；诔蛎娼徊鏅C(jī)制，提出了VB-ERL節(jié)點定位算法。它利用非線性最小二乘優(yōu)化方法，求解由能量比對構(gòu)成的最

3、小化成本函數(shù)實現(xiàn)節(jié)點自我定位。為了克服VB-ERL節(jié)點定位算法存在的弊端，對節(jié)點定位問題又提出了一種貝葉斯框架下基于改進(jìn)粒子濾波的VB-IPF算法，并實現(xiàn)在線迭代預(yù)估。 (2)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的生化氣體源定位研究將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于生化氣體源定位，以提高人們對突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。首先提出了一種魯棒性強(qiáng)的極大似然定位算法，對比研究了直接三邊法以及非線性最小二乘法。為了消除集中式定位算法的固有缺陷及節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量，將分層傳感器網(wǎng)

4、絡(luò)應(yīng)用于生化源定位，提出了一種分層傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于改進(jìn)粒子濾波的分布式定位算法，通過子區(qū)域管理節(jié)點的狀態(tài)傳遞，循環(huán)迭代預(yù)估得到收斂的生化氣體源位置。 (3)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)定位跟蹤研究目標(biāo)定位跟蹤技術(shù)無論是在軍事還是民用領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用價值。 首先研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)下一種僅有角度測量的移動目標(biāo)定位跟蹤。從提高濾波算法的角度出發(fā)來提高目標(biāo)預(yù)估定位精度，提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的集中式融合方案，應(yīng)用SRCDKF-

5、PF算法及其改進(jìn)措施進(jìn)行預(yù)估。 其次，考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤節(jié)能的需要，提出了一種輕量級的自適應(yīng)機(jī)制的分布式目標(biāo)跟蹤算法。在跟蹤算法中：采用節(jié)點密度自適應(yīng)的節(jié)點激活機(jī)制，尋找定位精度與網(wǎng)絡(luò)能耗之間的平衡；提出的退避定時機(jī)制用于頭節(jié)點的選取及傳輸序列的確定；基于改進(jìn)粒子濾波的定位算法提高了濾波的精度；提出的一種波浪式區(qū)域逐層喚醒機(jī)制用于快速重新定位丟失的目標(biāo)。 (4)面向定位跟蹤的平臺設(shè)計與開發(fā)面向定位跟蹤的平臺開