基于凸優(yōu)化的無(wú)線傳感與激勵(lì)網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感與激勵(lì)網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor and Actuator Networks，WSAN)是在傳統(tǒng)無(wú)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)。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)度等諸多問(wèn)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(lái)說(shuō)，沒(méi)有位置信息的傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)同樣是沒(méi)

2、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)。目前，基于WSAN的定位技術(shù)，特別是大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位技術(shù)還比較有限。為此，本文在分析研究傳統(tǒng)WSN相關(guān)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(kāi)了研究。在WSN中的研究已表明基于凸優(yōu)化的定位方法在較少錨節(jié)點(diǎn)的情況下即能取得較好的定位性能，本文為此借鑒WSN中的研究思路和方法，并結(jié)合WSAN自身的特點(diǎn)，研究了基于凸優(yōu)化的WSAN定位算法及分布式節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)。
　　首

3、先，在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文綜述了無(wú)線傳感與激勵(lì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，介紹了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法分類以及節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法，并詳細(xì)分析了近年來(lái)具有代表性的算法和研究成果。
　　其次，本文介紹了傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的二階錐規(guī)劃模型(SOCP)、半定規(guī)劃模型(fullSDP)，以及半定規(guī)劃的兩種松弛模型--基于節(jié)點(diǎn)的SDP模型(NSDP)和基于邊的SDP(ESDP)模型。模型中以最小化節(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

4、節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題建模成一個(gè)凸優(yōu)化問(wèn)題，并利用相關(guān)松弛技術(shù)將模型松弛為容易求解的問(wèn)題。此外，本文還通過(guò)理論分析及仿真詳細(xì)研究了各種相關(guān)的基于測(cè)距和無(wú)需測(cè)距的凸優(yōu)化定位方法。
　　然后，針對(duì)幾種基于凸優(yōu)化的分布式定位模型，通過(guò)理論分析、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了文中所提出的各類定位算法的有效性和適用性。對(duì)于大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)定位問(wèn)題，將梯度搜索算法應(yīng)用到基于簇的定位中，有效地改善了基于簇的SDP分布式定位算法的性能。將順序貪婪優(yōu)化算法應(yīng)用到E