基于测距的无线传感器网络的定位算法的研究

无线传感器网络作为一全新的信息获取和处理技术,在国防、工农业、环境监测等众多领域都有着重大的应用价值和科研价值。而节点定位信息在无线传感器网络中是一项必需的基础信息。针对基于测距的定位算法进行研究,将算法分成三种情况进行讨论,并提出一种新的角度权值定位算法,仿真实验表明算法具有较高的定位精度。     

一种基于无线信号辅助的室内无死角定位算法

针对传统惯性导航系统定位误差随时间积累的问题,提出了一种基于无线信号辅助定位的室内无死角定位算法。该算法首先利用加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等传感器数据实现三维定位,然后利用无线信号对惯导定位中的位置偏差进行实时校正,再通过航向最优估计算法对航向误差进行修正,在位置和航向上增强惯导系统的实用性。利用实验室自主研发的微惯性测量单元固定在腰部脊椎位置进行实验验证,结果显示基于无线信号辅助的室内无死角定位算法精度达到1%以内,与纯惯导技术相比,能够提供更持久和准确的三维位置信息。     

无线传感器网络超声波定位算法的研究

在无线传感器网络定位中,距离定位机制受无线传感器设备功耗、价格和硬件限制及对定位精度的要求,距离定位机制比较容易实现的解决方案.介绍了超声波传感器定位的原理,提出了基于传感器数学模型的目标定位方法,在此基础上建立基于超声波的目标定位系统,最后分析了超声波传感器定位中存在的问题.     

无线传感器网络路由协议研究与分析

集成了传感器、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通信技术而形成的无线传感器网络(wireless sensor network,简称WSN)是一种全新的信息获取和处理技术。但由于无线传感器网络的特点,使其路由协议即不同于传统的网络,又有别于ad hoc网络。对几种典型无线传感器网络路由协议进行了详细分析与比较,并针对LEACH算法存在的问题提出了一种改进方案。     

无线传感器网络的异构性研究

随着无线通信技术和微电子技术的快速发展,低成本、高度集成和自组织的无线传感器网络将会逐渐普及.首先总结归纳了无线传感器网络异构性的几种表现形式,如计算能力异构性、节点能量异构性、链路异构性及网络协议异构性,然后介绍了异构无线传感器网络层次网络体系结构和两种适用于无线传感器网络的标准.最后对无线传感器网络的安全问题进行简单探讨.     

RSSI及TOF测距技术及仿真研究

无线传感器网络综合了嵌入式计算、传感器和通信等多种技术,可以实现对信息的获取与处理;借助其他辅助定位方式,可以实现对非合作目标的定位。而无线传感器网络测距技术是实现定位的基础。对TOF和RSSI这2种测距技术进行了深入的研究,比较这2种测距技术在不同范围内的测距效果,进而为工程应用提供理论基础。     

基于无线传感器网络的机场特种车定位算法研究

机场停机坪内特种车辆的定位是机场场面监控的重要部分,基于无线传感器网络实现对机场特种车辆的实时定位。针对RSSI值易受环境影响问题,采用高斯模型对采集的RSSI值进行筛选,通过空间补偿模型将节点映射到同一平面,并提出了修正加权质心定位算法,修正权重系数,提高定位精度。仿真结果表明,该算法能够满足机场特种车定位精度的要求。     

无线传感器网络覆盖新算法研究

目前无线传感器网络对时间空间连续分布的物理量进行监测时存在着节点分布不合理，覆盖效率低，网络计算量大等问题。采用流体力学中数值分析的动态嵌套网格技术，设计了一种新的基于动态嵌套网格技术的无线传感器网络覆盖算法。最后对该算法进行仿真实验，结果表明该算法在相同监测精度时所得到的覆盖效率、覆盖均匀性、能效指标等比传统的覆盖算法有所优化。     

基于惯性导航/无线传感器网络组合的采煤机定位方法研究

采煤机是井下综采工作面的重要设备，采煤机精确定位技术是煤矿生产装备自动化的关键技术之一。为了实现高精度定位满足井下综采自动化作业需求，提出了基于惯性导航/无线传感器网络组合的采煤机定位方法。采用锚节点安置于液压支架上，移动节点与惯导固定安装于采煤机上的配置方案，利用位置已知的锚节点测距信息估计和修正惯导误差，同时实施对安置于推进过程中的液压支架上锚节点（未知节点）位置信息的实时校准，从而达到采煤机高精度定位、无线传感器网络节点动态自动调节的目的。通过试验对所提方法的有效性进行了验证，结果表明，所釆用方法对釆煤机轨迹具有良好跟踪性能，水平定位误差不超过1.57 cm/h。     

一种考虑传感器位置误差的改进源定位算法

在无线传感器网络的定位问题中,通过移动目标与传感器之间的到达时差(TDOA)与到达频差(FDOA)测量量可以估计目标的位置和速度。但是,当传感器自身信息存在误差时,传统的定位方法将失去精确的定位效果。针对带有传感器误差的源定位问题,基于极大似然(ML)法获取一个封闭的近似解。提出了一种改进的近似极大似然(AML)算法,更新带有传感器误差的代价函数,不仅能实现实时定位,而且保证全局收敛。仿真结果表明,本文算法在存在传感器误差场景下依然可以达到克拉美-罗下限(CRLB),比已有的改进两步加权最小二乘(2-step WLS)法更有效。     

ELGR: An Energy-efficiency and Load-balanced Geographic Routing Algorithm for Lossy Mobile Ad Hoc Networks

Geographic routing is a highly active area of research in mobile ad hoc networks (MANETs) owing to its efficiency and scalability. However, the use of simple greedy forwarding decreases the packet reception rate (PRR) dramatically in unreliable wireless environments; this also depresses the network lifetime. Therefore, it is important to improve delivery performance and prolong MANET lifetime simultaneously. In this article, a novel geographic routing algorithm, named energy-efficiency and load-loalanced geographic routing (ELGR), is presented for lossy MANETs. ELGR combines energy efficiency and load balance to make routing decisions. First, a link estimation scheme for the PRR is presented that increases the network energy efficiency level. Second, a learning method is proposed to adaptively sense local network loads, allowing enhanced whole network load balance. The results of a simulation show that ELGR performs better than several other geographic routing algorithms; in particular it extends network lifetime by about 20%, with a higher delivery ratio.     

基于改进引力搜索算法的认知无线网络频谱分配

为了提高认知无线网络频谱资源利用率,提出一种基于改进引力搜索算法的频谱分配方案。该方案 将质子位置信息映射为频谱分配变量,提出一种非线性引力衰减因子,以增强算法对于频谱分配可行解的搜索 能力。其次,为了保持算法对于频谱分配可行解的最优搜索方向,采用全局最优引导策略为质子增加记忆能力。 然后,提出动态高斯扰动策略,随着算法迭代自适应地调整扰动步长,避免算法陷入局部最优。最后,针对频 谱分配问题的离散化特性,引入Sigmoid 函数使质子的位置离散化。仿真实验结果表明,改进引力搜索算法能 够有效地实现频谱分配问题的优化求解,取得了相对较高的网络效益和用户公平度。     

On-The-Fly Location Referencing Methods for Establishing Traffic Information Services

The paper presents different use cases for location referencing. It shows how a full service chain for traffic information services could be established and gave an overview of the widely used method traffic message channel (TMC). After a discussion about the growing requirements of telematics systems, a new approach to location referencing is presented: the on-the-fly methods. The difficulties regarding the development of on-the-fly methods was discussed and present the AGORA-C method which is currently in the standardisation process. An overview of the publicised test results using the AGORA-C method concerning its reliability and applicability was given. In addition, another algorithm for location referencing, MEI-LIN, was presented which focuses on a better identification of a location using topological information of the surrounding road network. An outlook on the current research in Europe shows the main future tasks of establishing location referencing methods     

基于区间灰数的分布式多目标航迹关联算法

 研究了存在系统误差条件下分布式多目标航迹关联问题,以异地配置的2D组网雷达为背景,分析了时变系统误差对雷达上报航迹的影响,将误差影响下的目标定位看做一种认知不确定性,并给出两种用区间灰数描述这一不确定性的方法。由此提出了一种航迹关联算法,该算法以区间相离度作为衡量航迹间差异信息的测度,建立灰色关联分析模型,并根据灰关联度排序给出航迹关联对。通过对算法的约束条件进行深层次分析,给出了使用算法的先决条件。在常见系统误差环境下的蒙特卡罗仿真结果表明,算法具有良好的抗差性能和较广泛的适用性。     

基于区间灰数的分布式多目标航迹关联算法

研究了存在系统误差条件下分布式多目标航迹关联问题,以异地配置的2D组网雷达为背景,分析了时变系统误差对雷达上报航迹的影响,将误差影响下的目标定位看做一种认知不确定性,并给出两种用区间灰数描述这一不确定性的方法。由此提出了一种航迹关联算法,该算法以区间相离度作为衡量航迹间差异信息的测度,建立灰色关联分析模型,并根据灰关联度排序给出航迹关联对。通过对算法的约束条件进行深层次分析,给出了使用算法的先决条件。在常见系统误差环境下的蒙特卡罗仿真结果表明,算法具有良好的抗差性能和较广泛的适用性。     

信道状态信息指纹定位算法性能评价方法研究

基于WiFi的定位技术大多使用接收信号强度,但该方法受多径和噪声干扰较大,精度有待提高。信道状态信息(channel state information, CSI)能够更加精细地描述信道状态,具有更强的稳定性。将CSI作为格点特征建立指纹定位数据库,利用该指纹库和在线测量数据,比较了多种定位算法在位置指纹法中的定位效果,并提出了评价KNN、wKNN和随机森林算法的一种评价依据和样本容量扩充方法,分析了三种方法随样本容量增加时定位时间和定位精度的稳定性,从包含定位精度在内的多种角度更加全面地评估了三种方法。结果表明,在以上三种定位算法中,随机森林算法的定位时间与定位精度的稳定性最好。     

C/E复合材料声发射信号小波分析及人工神经网络模式识别

以复合材料为对象，以宽频带传感器及线阵列方式对各类模式试样采集了波形及信号参数，比较波形、信号参数、频谱及小波谱的特征，筛选出六类1300个样本，采用多分辨小波变换提取了5个特征向量，实现了特征空间的降维处理，采用B—P型反向传播神经网络构成了智能化模式分类器，研究了网络模型的学习效果和对与复合材料主要损伤机制有关的六类声发射信号的识别能力。试验结果表明，神经网络对六类信号的平均正确识别率达到90.4%。最佳识别率为97.2%。该方法成功用于90°、0°光滑和0°缺口三种试样的破坏过程分析，获得了满意的效果。     

基于危险模式的无线传感器网络IDS模型

网络安全是无线传感器网络需要解决的重要问题之一,构建基于传感器网络的入侵检测系统是其中重要的技术.简要阐述了基于人工免疫模型及危险模式的入侵检测系统的机理,提出了一种基于危险模式理论的无线传感器网络的入侵检测系统体系结构,并对该模型的特点进行了分析,为进一步深入的研究提出了设想.     

多传感器融合状态估计方法综述

随着传感器网络技术的发展，多传感器融合状态估计凭借其鲁棒性、灵活性、可扩展性以及便于故障检测等优点，长期受到国内外学者的广泛关注，并取得了大量研究成果。数据融合的方法为融合状态估计奠定了理论基础，也是早期研究的主要方向，从20世纪70年代到20世纪末，相继发展出了集中式和分散式滤波架构及相应算法。无线通信技术的成熟以及一致性算法的出现使得分布式状态估计的研究进入了快车道，自2005年以来，大量基于一致性的分布式滤波算法被提出，其中不乏实用的经典方法和优秀的开创性方法。旨在梳理多传感器融合状态估计的发展，探究从数据融合到分布式滤波的内在联系，并对一些经典方法进行了总结。