無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點自定位技術(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)平臺研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡集成了傳感器、嵌入式計算和無線通信等技術(shù)，能夠協(xié)作地感知、采集和處理覆蓋區(qū)域內(nèi)的信息，并通過多跳白組織網(wǎng)絡傳送給觀察者，從而將客觀的物理世界與邏輯上的信息世界聯(lián)系起來，極大地擴展了現(xiàn)有網(wǎng)絡的功能和人們認識事物的能力。無線傳感器網(wǎng)絡的建立無需基礎設施，快捷靈活，具有廣泛而重要的應用前景，成為信息領(lǐng)域新的研究熱點。 本文研究無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點白定位技術(shù)，并組建一個無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)平臺。節(jié)點自定位是無線傳感器網(wǎng)絡關(guān)鍵技

2、術(shù)之一，開發(fā)平臺可用來對算法進行實際評估和驗證。主要工作包括以下三個部分： 研究基于模擬退火的節(jié)點定位算法和基于演化策略的節(jié)點定位算法。這兩種算法均屬于基于智能算法的集中式節(jié)點定位算法。通過把節(jié)點定位看作是最優(yōu)化問題，將模擬退火和演化策略應用到節(jié)點定位中，敘述算法的結(jié)構(gòu)和步驟，討論參數(shù)的取值。采用不同網(wǎng)絡場景對算法進行大量仿真，分析仿真結(jié)果，得到它們的性能特點和適用性結(jié)論。 提出基于蟻群算法的集中式節(jié)點定位算法。首先對在

3、節(jié)點定位中使用蟻群算法的可行性進行理論分析。通過將非錨節(jié)點的估計坐標離散化為有限的幾種可能，把節(jié)點定位變?yōu)橐幌盗薪M合優(yōu)化過程。按照這一思路給出基于蟻群算法的節(jié)點定位算法(ASL)。ASL算法主要利用一個定時重啟的蟻群算法驅(qū)動非錨=宵點的估計坐標不斷向?qū)嶋H坐標靠近。討論算法參數(shù)之間的關(guān)系和關(guān)鍵參數(shù)的取值。采用不同網(wǎng)絡場景對算法進行大量仿真，對仿真結(jié)果進行分析，驗證算法的可行性，得到它的性能特點以及部分網(wǎng)絡參數(shù)的參考值，這些參考值有助于得到

4、較高的定位精度，同時盡量減少網(wǎng)絡的架設成本和能量損耗。 根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡科研開發(fā)的需要，組建一個靈活實用的無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)平臺。通過對GAINZ軟件開發(fā)包和TinyOS進行分析，選擇TifiyOS作為開發(fā)平臺的軟件子系統(tǒng)。在對GAINZ節(jié)點和MICAz節(jié)點進行比較的基礎上，對TinyOS底層驅(qū)動進行修改，使TinyOS能夠在GAINZ節(jié)點上正確運行。原有的后臺分析管理軟件SNAMP的功能存在不足，本文對其進行擴展，增加了三個