無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

1、作為一種新興的信息獲取和處理技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)日益成為學(xué)術(shù)界及工業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。鑒于傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的不可避免性和必要性，在考慮了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的功能需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種雙輪差分驅(qū)動(dòng)、SMA模塊化電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的MDmoteZ移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。并且，針對室外應(yīng)用環(huán)境的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種四輪驅(qū)動(dòng)的4WDmoteZ移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，建立了一個(gè)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋實(shí)例，從而為下面章節(jié)的節(jié)點(diǎn)部署與網(wǎng)絡(luò)修復(fù)，以及定位

2、與跟蹤等的研究提供了有效平臺支撐。
　　 本文首先針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)部署和網(wǎng)絡(luò)修復(fù)問題展開討論，提出一種基于柵格簇劃分的優(yōu)化覆蓋探測部署算法，在每個(gè)柵格內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過Z形環(huán)境探測策略以完成柵格內(nèi)的節(jié)點(diǎn)部署，同時(shí)，針對Dijstra最短路徑算法進(jìn)行改進(jìn)，在更新最短路徑值與選擇最短路徑值最小的結(jié)點(diǎn)時(shí)，僅僅涉及結(jié)點(diǎn)的鄰居母親結(jié)點(diǎn)集合及標(biāo)識集合中所有結(jié)點(diǎn)的鄰居母親結(jié)點(diǎn)集合與已標(biāo)識集合的差集，因此減少了參與選擇計(jì)算的結(jié)點(diǎn)，進(jìn)而提高了

3、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)修復(fù)時(shí)的路徑規(guī)劃效率。
　　 在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，位置信息對傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測活動(dòng)至關(guān)重要。提出了一種針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)定位算法，該方法利用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自部署或人為部署新節(jié)點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)對無線信號傳播模型進(jìn)行不斷在線修正，避免由于多徑衰減、障礙物阻擋等外部因素造成的測量值偏小、奇異值和丟包等情況對定位精度的影響，并且消除由于節(jié)點(diǎn)自身能量因素導(dǎo)致的定位誤差，從而提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的自適應(yīng)定位能力。同時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在

4、運(yùn)動(dòng)控制過程中，為安全準(zhǔn)確到達(dá)標(biāo)定位置，提出了一種基于模糊推理的路徑跟蹤導(dǎo)航控制方法，并用于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)路徑跟蹤控制，通過提高標(biāo)定路徑跟蹤的精度以完成對信號傳播模型的有效在線修正。
　　 根據(jù)相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)之間的存在空間數(shù)據(jù)相關(guān)性，提出了一種基于蜂窩分簇結(jié)構(gòu)的信息壓縮算法，通過建立一個(gè)簇頭選擇橢圓限制區(qū)域，并且結(jié)合節(jié)點(diǎn)剩余能量和地理分布的情況來決定成為簇頭節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，每個(gè)蜂窩簇內(nèi)的所有傳感器節(jié)點(diǎn)中通過選擇一個(gè)簇成員節(jié)點(diǎn)發(fā)送完整

5、的數(shù)據(jù)到簇頭節(jié)點(diǎn)，其他簇成員只發(fā)送LDPC編碼壓縮后的信息，簇頭節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后，通過LDPC解碼恢復(fù)其他簇成員數(shù)據(jù)，從而利用較少的計(jì)算能量消耗來節(jié)省較大的傳輸和接收消耗，進(jìn)而延長節(jié)點(diǎn)壽命和網(wǎng)絡(luò)的生存期。
　　 針對目前核輻射監(jiān)測在大范圍、多點(diǎn)位、不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測方面存在不足，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的核輻射監(jiān)測監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)同時(shí)結(jié)合了輻射測量、衛(wèi)星定位和軟件設(shè)計(jì)等多種技術(shù)，采用了低功耗、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口、透明信道、動(dòng)態(tài)