无线传感器网络节点定位算法研究与实现

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:wangluojishu0802
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无线传感器网络(WSN, Wireless Sensor Networks)由众多能量受限、计算能力受限、存储受限的传感节点组成,它把逻辑上的信息世界与客观上的物理世界无缝地连接在一起,将彻底改变人类与自然的交互方式。目前,无线传感器网路已经广泛应用于军事、环境监测、医疗护理、智能家居、交通控制等领域。作为无线传感器网络基础中间件之一的节点定位技术,不仅能够提供各种普适定位服务(PLS,Pervasive Location Service),而且还能为传感器网络的高效管理提供核心支撑。无线传感器节点定位不同于传统的无线定位技术,它面临网络自组织、能量受限、计算能力有限和无线传输不可靠等众多挑战,研究高精度、低功耗和高鲁棒性的无线传感器网络定位算法,具有十分重要的应用价值。本文对无线传感器网络节点定位技术进行了深入研究,取得如下研究成果:(1)提出了基于标记传递的半监督学习定位算法。传统的模式匹配定位算法在训练阶段需要对大量的有标记的数据进行学习,从而建立训练模型用于预测未标记数据。然而在现实生活中,采集数据并对数据进行标记需要大量的人力物力,采集代价比较高。针对这一问题,提出了基于标记传递的半监督学习定位算法,减少了在训练阶段的采集代价。该学习算法基于一种流形假设:在一个很小的局部领域内的数据具有相似的标记,从而将有标记的数据和未标记的数据联系起来,标记通过随机漫步的方式沿着高密度的区域传递给未标记的数据。实验结果证明仅需少量的有标记数据(20%左右),便能以较高的精度(85%左右)实现对未标记数据的定位标记,从而有效地降低了训练数据集的采集代价。(2)提出了基于QR分解的分布式移动节点定位算法。针对目前大多数无线传感器网络定位算法只适用于静态节点的不足,利用QR分解的思想对分布式最小二乘算法进行改进,提出了一种分布式移动节点定位算法。该算法先是对每一个信标节点的观测矩阵进行QR分解,然后移动未知节点在距离自己最近邻居信标的QR分解基础上进行更新来估计自己的位置,降低了移动节点定位阶段的计算复杂度。同时进行了参数无偏估计的Cramer-Rao下限分析来估计节点位置可能达到的误差下界。实验结果表明该定位算法在一定程度上降低了节点的计算复杂度,并且具有比较好的定位精度。(3)设计并实现了无线传感器网络定位系统。本文设计并实现了一种基于WiFi的无线传感器网络定位系统,该系统通过定位标签接收WiFi无线信号强度信息,并通过网络传送到指定的定位服务器;定位服务器根据定位算法计算定位标签的位置,同时与数据库连接,完成相关数据的记录,并将定位结果以及系统相关信息以图形界面形式显示;该系统还可以通过Web Service发布服务的方式,为第三方应用提供基础位置服务。
其他文献
随着集成电路工艺和设计技术的不断进步,芯片的集成度不断提高,单块芯片上集成的功能部件越来越多。复杂系统芯片中,各功能部件往往通过片内总线共享片外主存,访存性能成为制约性
本文介绍了作者在面向嵌入式C语言的软件测试方面所做的工作,包括嵌入式C缺陷模型的描述以及使用扩展的缺陷模式状态机进行缺陷检测,通过设计缺陷模式的统一描述和统一检测框
紫外光通信作为一种新型的无线光通信技术,由于其自身的特点,具有保密性好、抗干扰能力强、全天候全方位性工作等特点。近几十年来,紫外光通信受到越来越多的重视,尤其适用在
互联网的诞生和发展,深刻的改变着人们的生活,极大地推动着社会的发展与进步,尤为值得一提的是互联网已经成为人们获取信息的一个非常重要的途径,互联网已经成为人们沟通、交
随着科学技术的发展,计算机辅助设计、网络和数据库技术的广泛应用,在工程绿化设计领域,图形、图纸的运用越来越多。这些图形文件数量庞大,种类众多,管理复杂,检索,查阅十分
基本线性代数函数库BLAS(Basic Linear Algebra Subprograms)是高性能计算中最基本最重要的数学库之一,它的性能对超级计算机的性能有着极大的影响。目前BLAS库已经成为初等线
近年来,伴随着中国的产业升级,三维引擎的仿真功能在工业界的重要性愈加提升。在包括三维引擎在内的各种大型程序中,生命周期与资源管理一直是业界的一个难题。  针对三维引擎
网络故障管理技术是通信系统中网络管理的核心,是维持网络高效运行的关键因素,而故障定位检测作为网络故障管理的关键功能之一,其技术、算法实现的好坏将决定整个网络自动化
随着人工智能理论的研究深入,模式识别的研究取得了更进一步的发展,可应用的领域也不断的扩展开来。智能与模式相结合,利用机器模拟人类感知外界,包括接受信息,处理信息等,因
紫外光非视距通信是建立在紫外光特有的大气散射特性基础上的新型通信方式。由于近年来光电器件性能不断提升,这种通信方式受到了广泛地关注。紫外光通信保密性高,可用于复杂