【摘要】：隨著電子與無線通信技術的迅猛發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡在許多領域都得到了廣泛應用.許多實際工程問題一般都可以建模成一個動態(tài)系統(tǒng)的信號估計問題.因此,設計高可靠性的分布式濾波算法是無線傳感器網(wǎng)絡應用中的一個熱點研究問題.當前,如何建模傳感器節(jié)點獲取數(shù)據(jù)的不確定性以及研究分布式網(wǎng)絡化結構對估計性能的影響,實現(xiàn)網(wǎng)絡化濾波系統(tǒng)的有效地估計是問題的關鍵所在.針對無線傳感器網(wǎng)絡的特征,本文研究帶有切換拓撲和事件觸發(fā)機制的分布式H∞濾波器的設計問題,具體研究工作如下:(1)針對連續(xù)線性系統(tǒng),研究一類帶有切換拓撲和基于拓撲依賴的事件觸發(fā)傳輸機制的分布式濾波問題.首先提出一種新的監(jiān)測機制來識別拓撲的切換時刻,并且假設各傳感器只在網(wǎng)絡拓撲切換時對系統(tǒng)輸出進行采樣.根據(jù)時變采樣輸出,進一步建立了一組基于拓撲依賴的分布式事件觸發(fā)傳輸方案來減少數(shù)據(jù)的傳輸量和能量消耗.同時考慮拓撲切換,事件觸發(fā)傳輸方案和網(wǎng)絡誘導時延的影響,將網(wǎng)絡化濾波誤差系統(tǒng)建模為切換時滯系統(tǒng).利用Lyapunov-Krasovskii泛函,得到一個有界實引理使得濾波誤差系統(tǒng)在給定的衰減性能下是指數(shù)穩(wěn)定的.最后給出一個網(wǎng)絡化濾波器增益和事件觸發(fā)參數(shù)的協(xié)同設計方法.(2)針對離散線性系統(tǒng),研究一類帶有數(shù)據(jù)丟包和切換拓撲的多傳感器網(wǎng)絡化系統(tǒng)的分布式濾波問題.首先引入一個冗余信道來減小單通道傳輸情況下的數(shù)據(jù)丟包概率,并將主通道和冗余通道的數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象建模成兩組Bernoulli隨機序列.為了保證分布式濾波器可以適應網(wǎng)絡拓撲結構的變化,本章引入一個切換信號,并通過Markov鏈來建模多個拓撲模態(tài)之間的切換,并將濾波誤差系統(tǒng)建模為一個隨機時滯系統(tǒng).通過Lyapunov-Krasovskii泛函,得到一有界實引理,使得濾波誤差系統(tǒng)在滿足一定的衰減性能下是指數(shù)穩(wěn)定的,最后通過仿真實例驗證所提的分布式濾波設計方法的有效性.
【圖文】：

圖 1.1 基于 WSN 的集中式估計系統(tǒng)結構 圖 1.2 基于 WSN 的分布式估計系統(tǒng)結構目標物體 傳感器節(jié)點 估計器 估計器的鄰居區(qū)域 通信網(wǎng)絡1.2 無線傳感器網(wǎng)絡的概述隨著無線通信技術和電子技術的迅猛發(fā)展, 低成本, 低功耗, 多功能的傳感器隨之出現(xiàn). 人們將大量的傳感器部署在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi), 通過一定的規(guī)則使鄰居節(jié)點相互通信形成一個網(wǎng)絡系統(tǒng), 進而實現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)采集, 處理和計算.1.2.1 傳感器網(wǎng)絡的主要特點無線傳感器網(wǎng)絡把傳感, 通信和分析有效地結合在一起, 這大大擴大了人們處理信息的方式和采集數(shù)據(jù)的范圍[7]. 其主要優(yōu)點包括:(1)自組織網(wǎng)絡. 傳感器網(wǎng)絡通常部署在比較復雜的環(huán)境中, 隨意部署的節(jié)點能

圖 1.1 基于 WSN 的集中式估計系統(tǒng)結構 圖 1.2 基于 WSN 的分布式估計系統(tǒng)結構目標物體 傳感器節(jié)點 估計器 估計器的鄰居區(qū)域 通信網(wǎng)絡1.2 無線傳感器網(wǎng)絡的概述隨著無線通信技術和電子技術的迅猛發(fā)展, 低成本, 低功耗, 多功能的傳感器隨之出現(xiàn). 人們將大量的傳感器部署在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi), 通過一定的規(guī)則使鄰居節(jié)點相互通信形成一個網(wǎng)絡系統(tǒng), 進而實現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)采集, 處理和計算.1.2.1 傳感器網(wǎng)絡的主要特點無線傳感器網(wǎng)絡把傳感, 通信和分析有效地結合在一起, 這大大擴大了人們處理信息的方式和采集數(shù)據(jù)的范圍[7]. 其主要優(yōu)點包括:(1)自組織網(wǎng)絡. 傳感器網(wǎng)絡通常部署在比較復雜的環(huán)境中, 隨意部署的節(jié)點能
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TN713

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本文編號：2638519