基于凸優(yōu)化的無線傳感與激勵網(wǎng)絡定位技術研究.pdf

1、無線傳感與激勵網(wǎng)絡(Wireless Sensor and Actuator Networks，WSAN)是在傳統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks，WSN)的基礎上引入激勵器而衍生出的一種全新的網(wǎng)絡。由于激勵器的引入，WSAN在極大地擴展了傳感網(wǎng)絡的功能和應用的同時，也面臨著異構節(jié)點間協(xié)調(diào)、通信、調(diào)度等諸多問題的挑戰(zhàn)。另外，與WSN應用相似，對于大多數(shù)的WSAN應用來說，沒有位置信息的傳感器測量數(shù)據(jù)同樣是沒

2、有意義的。因此，節(jié)點定位技術也是WSAN的一項支撐技術。目前，基于WSAN的定位技術，特別是大規(guī)模網(wǎng)絡環(huán)境下的定位技術還比較有限。為此，本文在分析研究傳統(tǒng)WSN相關節(jié)點定位技術的基礎上，對WSAN節(jié)點定位技術展開了研究。在WSN中的研究已表明基于凸優(yōu)化的定位方法在較少錨節(jié)點的情況下即能取得較好的定位性能，本文為此借鑒WSN中的研究思路和方法，并結合WSAN自身的特點，研究了基于凸優(yōu)化的WSAN定位算法及分布式節(jié)點定位技術。
　　首

3、先，在查閱大量相關文獻的基礎上，本文綜述了無線傳感與激勵網(wǎng)絡技術在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，介紹了無線傳感網(wǎng)絡定位算法分類以及節(jié)點計算方法，并詳細分析了近年來具有代表性的算法和研究成果。
　　其次，本文介紹了傳感網(wǎng)絡節(jié)點定位的二階錐規(guī)劃模型(SOCP)、半定規(guī)劃模型(fullSDP)，以及半定規(guī)劃的兩種松弛模型--基于節(jié)點的SDP模型(NSDP)和基于邊的SDP(ESDP)模型。模型中以最小化節(jié)點間距離誤差為目標函數(shù)，節(jié)點間距離為約束，將

4、節(jié)點定位問題建模成一個凸優(yōu)化問題，并利用相關松弛技術將模型松弛為容易求解的問題。此外，本文還通過理論分析及仿真詳細研究了各種相關的基于測距和無需測距的凸優(yōu)化定位方法。
　　然后，針對幾種基于凸優(yōu)化的分布式定位模型，通過理論分析、數(shù)學推導和仿真實驗驗證了文中所提出的各類定位算法的有效性和適用性。對于大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡定位問題，將梯度搜索算法應用到基于簇的定位中，有效地改善了基于簇的SDP分布式定位算法的性能。將順序貪婪優(yōu)化算法應用到E