基于半定規(guī)劃的WSAN定位技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感與激勵(lì)網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor and Actuator Networks，WSAN)是在傳統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)的基礎(chǔ)上引入激勵(lì)器而衍生出的一種全新的網(wǎng)絡(luò)。在WSAN中，普通傳感器感知周圍的環(huán)境信息，而功能相對(duì)強(qiáng)大的激勵(lì)器則對(duì)信息進(jìn)行處理、決策，并作出反應(yīng)。由于激勵(lì)器的引入，WSAN在極大地?cái)U(kuò)展了傳感網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用的同時(shí)，也面臨著異構(gòu)節(jié)點(diǎn)間協(xié)調(diào)、通信、調(diào)度等諸多

2、問題的挑戰(zhàn)。另外，與WSN應(yīng)用相似，對(duì)于大多數(shù)的WSAN應(yīng)用來說，沒有位置信息的傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)同樣是沒有意義的。因此，節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)也是WSAN的一項(xiàng)支撐技術(shù)。為此，本文在分析研究傳統(tǒng)WSN節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)WSAN節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)展開了研究?，F(xiàn)有研究表明，在WSN中半定規(guī)劃定位方法在較少信標(biāo)點(diǎn)的情況下即能達(dá)到較高的定位精度，本文為此主要研究了基于半定規(guī)劃的WSAN節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)。
　　首先，本文介紹了傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的半定規(guī)劃松弛

3、模型(fullSDP)。該模型以最小化節(jié)點(diǎn)間距離誤差為目標(biāo)函數(shù)，節(jié)點(diǎn)間距離為約束，將節(jié)點(diǎn)定位問題建模成一個(gè)最優(yōu)化問題，并將其松弛為一個(gè)半定規(guī)劃問題。此外，本文還通過理論分析及仿真詳細(xì)研究了四種相關(guān)的非測(cè)距半定規(guī)劃定位方法。
　　其次，針對(duì)噪聲情況下fullSDP定位結(jié)果向信標(biāo)點(diǎn)凸包中心匯聚的問題，本文提出了一種新的高斯噪聲下基于半定規(guī)劃的WSAN節(jié)點(diǎn)定位算法。分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能有效地克服fullSDP節(jié)點(diǎn)估計(jì)位置向信標(biāo)點(diǎn)

4、凸包中心匯聚的問題，在計(jì)算復(fù)雜度相仿的情況下明顯提高了定位精度。另外，將其結(jié)果作為初始點(diǎn)進(jìn)行梯度搜索，能進(jìn)一步提高定位精度。
　　然后，本文介紹了幾種針對(duì)半定規(guī)劃定位方法計(jì)算復(fù)雜度高這一問題的處理方法，并主要研究了解決大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位問題的分布式定位方法。為充分利用激勵(lì)器節(jié)點(diǎn)較強(qiáng)的功率控制和移動(dòng)能力，本文還研究了一種基于移動(dòng)激勵(lì)節(jié)點(diǎn)多級(jí)功率的非測(cè)距半定規(guī)劃分布式定位算法。仿真分析表明，激勵(lì)節(jié)點(diǎn)以多級(jí)功率發(fā)送信標(biāo)信息能極大地提高定