混雜傳感器網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)節(jié)點(diǎn)協(xié)作方法研究.pdf

1、混雜傳感器網(wǎng)絡(luò)是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了可控機(jī)動(dòng)性的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，利用混雜傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性優(yōu)勢能夠較好地解決靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)難以處理的自部署、自修復(fù)、自維護(hù)以及定位導(dǎo)航等需求。本文針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗，低復(fù)雜度網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)三種混雜傳感器網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)即Racemote、RacemoteZ以及PioMote，給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和軟硬件結(jié)構(gòu)，并通過真實(shí)實(shí)驗(yàn)證明其有效性和穩(wěn)定性。
　　 首先，本文針對(duì)混雜傳感器

2、網(wǎng)絡(luò)中的定位及導(dǎo)航問題展開討論。與靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)不同的是，本文討論的并非目標(biāo)跟蹤問題，而是采用攜帶光電編碼盤的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過隨機(jī)游走來定位靜態(tài)節(jié)點(diǎn)。采用無線接收信號(hào)強(qiáng)度(Received Signal StrengthIndicator)來擬合移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與靜態(tài)節(jié)點(diǎn)間的距離。利用最小二乘法估計(jì)相鄰節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，通過貝葉斯濾波器對(duì)計(jì)算的坐標(biāo)值去噪。其次，在局部定位的基礎(chǔ)上，本文還提出了一種基于改進(jìn)泛洪的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)航算法。本算法利用泛洪

3、數(shù)據(jù)包找出一條從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至事件區(qū)域的路徑。在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，利用隨機(jī)時(shí)間和跳數(shù)閾值來有效控制泛洪的規(guī)模，結(jié)果表明該路徑尋找方法具有可行性。再次，通過對(duì)無線接收信號(hào)強(qiáng)度、實(shí)時(shí)吞吐量和丟包率的實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)合Shannon-Hartley定理，提出了一種基于RSSI測量值為基準(zhǔn)，中斷閾值和衰減閾值為輔助參數(shù)的鏈路質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也驗(yàn)證了R-disk模型中提出的網(wǎng)絡(luò)通信容量的定義。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，可以有效地判定混雜傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)鏈路質(zhì)量。最后，本文

4、根據(jù)通信鏈路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于圖形化的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分布式控制算法，給出了一種基于虛擬力場驅(qū)動(dòng)的Delaunay三角化網(wǎng)絡(luò)模型，并分別提出自部署和距離擴(kuò)展的控制算法，經(jīng)李亞普諾夫方程驗(yàn)證算法全局收斂。提出一種基于生物特性的分流模型，將該模型加入控制因子增量中，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)軌跡的平滑，去除了尖峰效應(yīng)。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種算法的可行性和容錯(cuò)性，并在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中也加以驗(yàn)證。本文提出的混雜傳感器網(wǎng)絡(luò)交互控制方法有效地解決了靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)難以處理的問