受限空间中无线传感器网络定位技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zydolphin
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信息技术的发展使得人们对获取客观物理世界的信息的要求逐步提升,感知技术不断被应用,无线传感器网络作为信息互联的中枢,更是被广泛应用于环境监测、国防军事等各个领域。在无线传感器网络中,节点位置的确定是十分重要的,其决定了无线传感器网络部署、组网、数据聚集以及安全性等各个方面,因此,解决无线传感器网络中的定位问题是尤为重要的。现有的定位技术多针对室外空旷环境,而像煤矿、考古现场、室内走廊等受限空间也有一定的应用需求,但是由于受到受限空间中多径、干扰多变、非视距等环境因素的干扰,再加上受限空间网络拓扑以线型结构为主,现有的算法都不能很好地适用于受限空间。本文以受限空间环境为基础,从定位精度、安全性、低能耗等角度提出新的适合于受限空间的定位算法,主要研究如下:(1)提出了一种基于梯度的安全定位算法,算法在双曲线定位模型基础上,引入梯度的概念,降低了算法的计算复杂度,使算法能够适应受限空间的环境要求,实现高效高精度的定位;为了提高算法的安全性,增加了对不一致性测量的选择性剪枝过程,增强算法对恶意攻击的抵抗能力;通过主频计时改善传感器节点的计时精度,提高了算法的定位精度。(2)提出了一种基于异步事件驱动的定位算法,算法基于分布式的位置估计策略,通过分发事件和锚节点相互配合,使算法能够较好的适用于受限空间环境,使用少量的事件和锚节点即可实现高精度的定位;引入候选事件集的概念,对不符合定位精度需求的事件进行裁剪,进一步增加算法精度。(3)以现有无线传感器网络硬件节点以及多Agent虚拟机平台Agilla为基础,设计实现了一个受限空间中的无线传感器网络定位系统,系统能够灵活地执行定位指令,具有一定的可扩充能力和自适应能力。对设计的多Agent无线传感器网络定位系统的系统架构、各个模块的设计及实现做了详细的介绍,并以本文提出的两种定位方案为例,说明了系统的现实应用。
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