【摘 要】
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无线传感与激励网络(Wireless Sensor and Actor Networks, WSAN))是一种近年来以无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN))为基础发展起来的新型自组织无线网络,除了
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无线传感与激励网络(Wireless Sensor and Actor Networks, WSAN))是一种近年来以无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN))为基础发展起来的新型自组织无线网络,除了具有WSN的感知探测功能外,其中的激励节点还具有对传感节点感知探测的发生事件进行反馈和操作的能力。无线传感与激励网络能够应用于环境监控、智能家居、农业和工业自动化、战场监控等许多领域。同WSN一样,WSAN得到应用的前提是必须知道传感节点的位置信息。因为激励节点具有可移动性,所以可以用来充当移动锚节点,在合适的位置发布信标信息来协助传感节点进行自定位。所以,设计既满足节点定位精度的需求,又不耗费过多能量的最优激励节点移动轨迹具有重要的理论和实践意义。本文在同时考虑系统能耗和节点定位精度需求的前提上,对激励节点的最优移动轨迹设计展开了研究。首先,本文综述了WSAN系统及WSN定位技术在国内外的研究现状,并对WSAN进行了系统性的介绍。详细分析了近年来具有代表性的关于移动锚节点辅助定位算法和移动锚节点路径规划方法的研究成果。其次,分析了移动锚节点最优移动轨迹设计的衡量标准,讨论并选择了合适的模仿激励节点移动轨迹的移动模型,并对典型的移动锚节点路径规划方法进行了详尽的分析研究。然后,基于无向图及其生成树的图论算法,针对节点分布不均匀情况,使用宽度优先算法和回溯式贪婪算法进行了激励节点最优移动轨迹设计。仿真结果表明,这两种算法在能耗方面具有明显的优越性且能满足网络全覆盖。最后,讨论并分析了RSSI条件下节点定位精度的克拉美罗界,并以此作为约束将感知区域划分网格,合理设置激励节点发射信标位置的分布方式,使节点定位精度满足一定的需求。最后对传统的蚁群算法加以改进,并对激励节点遍历信标点进行路径优化,完成了激励节点最优移动轨迹设计。仿真结果表明,本文提出的算法在定位精度和路径长度方面都具有明显的优越性。
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