基于嗅覺移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣體源定位.pdf

1、移動傳感器網(wǎng)絡(luò)是由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點配以移動平臺組合而成,故而移動傳感器網(wǎng)絡(luò)在具有網(wǎng)絡(luò)特性的同時增加了機動性,這有效地擴大了傳感器節(jié)點的作用范圍,通過少數(shù)節(jié)點的不斷移動就有望實現(xiàn)部署大量靜止節(jié)點達到的效果。移動傳感器網(wǎng)絡(luò)在有毒/有害氣體泄露檢測、火源探測和災(zāi)后搜救等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文圍繞移動傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在氣體泄漏源定位中的應(yīng)用問題,重點開展了如下幾個方面的研究工作。
　　首先,根據(jù)移動傳感器網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點的體積

2、小、價格便宜等實際要求,設(shè)計了適用于氣體源定位的移動節(jié)點。并針對此移動傳感器網(wǎng)絡(luò),給出了節(jié)點的運動控制方法,具有自恢復(fù)功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及可抑制零漂的目標(biāo)傳感器標(biāo)定措施。
　　其次,給出了一種分布式的基于聲音的移動節(jié)點相對定位算法,并通過理論和實驗證明:在聲音傳感范圍內(nèi)的多個節(jié)點,只要有兩個節(jié)點相繼發(fā)聲,即可實現(xiàn)所有節(jié)點之間的相互定位。所提算法的方向估計的過程中對卷積的加窗運算有效地減小了計算量;同時聲源距離估計中采集信號之間的代數(shù)

3、運算有效地降低了環(huán)境中的隨機噪聲。
　　再次,提出了一種使用固定拓?fù)涞囊苿觽鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)對氣體源進行定位的方法,所提定位算法中移動節(jié)點不需對風(fēng)信息進行實時測量。該算法可以看作是一個通過有限移動節(jié)點的傳感器網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)部署實現(xiàn)對氣體源進行估計的過程。在時均風(fēng)恒定的環(huán)境下,每個估計周期分兩步,首先對環(huán)境中的氣體進行一段時間的測量,根據(jù)測量的濃度均值使用最小二乘法對氣體源位置參數(shù)進行估計;接著在朝向估計值的方向上選擇一點作為網(wǎng)絡(luò)的幾何中心,利

4、用飽和控制的方法使節(jié)點再重新部署網(wǎng)絡(luò)。另外,在風(fēng)隨機變化的環(huán)境但沒有風(fēng)傳感器的情況下,基于固定拓?fù)涞囊苿庸?jié)點采集得到的煙羽結(jié)構(gòu)信息,提出了一種煙羽跟蹤方法。所提方法的有效性通過仿真及實驗得到了驗證。
　　最后,提出了一種基于條件信息熵,使用網(wǎng)絡(luò)連接受限的移動傳感器網(wǎng)絡(luò)進行氣體源定位算法。該算法中使用分布式粒子濾波近似計算條件信息熵及其梯度。并使用條件信息熵梯度構(gòu)建了移動節(jié)點的控制律,控制節(jié)點沿條件信息熵負(fù)梯度方向運動,從而減小條件