基于無線傳感器網(wǎng)絡的非平穩(wěn)態(tài)氣體源定位算法研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，WSN)以低成本、低功耗、多功能、自組織等特點，廣泛應用于軍事、環(huán)境、工業(yè)等領域，定位技術是WSN的關鍵技術之一。氣體源定位是通過監(jiān)測節(jié)點所測得氣體濃度值結合氣體擴散模型來估計氣體泄漏點位置，有助于火災早期探測和危險氣體泄漏預警。
　　本文介紹了無線傳感網(wǎng)絡的特點及氣體源定位的研究現(xiàn)狀，深入分析了無線傳感器網(wǎng)絡定位技術。針對現(xiàn)有氣體源定位算法只考慮氣體擴散的平

2、穩(wěn)情況，重點研究了非平穩(wěn)態(tài)的氣體源定位問題，具體展開工作如下:
　　深入研究了氣體擴散理論，推導了無風條件下的非穩(wěn)態(tài)氣體擴散模型。以此為基礎，構建了二維環(huán)境下傳感器的氣體濃度測量模型，并結合無線傳感器網(wǎng)絡的應用特點，利用傳感器測量信息，將氣體源定位問題轉化為全局優(yōu)化問題，進而提出了二維環(huán)境下基于多種群遺傳算法(Multi-Population Genetic Algorithm，MPGA)的集中式氣體源定位算法。MPGA采用相互獨

3、立且不同進化機制的多種群協(xié)同進化，且有全局搜索能力強、收斂速度快等優(yōu)點，能有效求解氣體源參數(shù)。針對選擇操作破壞了算法的種群多樣性，引入了邏輯循環(huán)移位交叉，增加個體的多樣性，提高算法的有效性。仿真結果表明所提算法對二維非平穩(wěn)態(tài)氣體源定位的可行性，同時表明所提算法相對于質心定位算法，具有更高的定位精度和更強的魯棒性。
　　目前氣體源定位算法僅考慮二維情形，而實際應用場合均為三維環(huán)境，因而將二維氣體源定位算法推廣到三維。利用擴散定律推導