本文關鍵詞：基于顏色濾波和距離測量的水聲傳感器網絡移動節(jié)點定位，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：移動節(jié)點定位是當前水聲傳感器網絡(UASNs)的關鍵技術之一,該論文對水聲傳感器網絡的背景、國內外研究現(xiàn)狀、體系結構、特點和應用領域進行了總結,并分析和介紹了一些已有的經典測距方法和移動節(jié)點定位算法。本文針對水聲傳感器網絡的特點,提出了以下幾種移動節(jié)點定位算法。(1)在現(xiàn)有的經典顏色定位算法的基礎上提出了一種基于分層結構的新顏色濾波移動節(jié)點定位算法(ACFL)應用于水聲傳感器網絡中。為了進一步提高定位精度,在此基礎上又提出了一種基于投影距離的新顏色濾波移動節(jié)點定位算法(PCFL)應用于水聲傳感器網絡中。針對兩種算法的不同之處,ACFL在定位過程中利用到達角度法(AOA)進行測距,移動節(jié)點與錨節(jié)點之間的直接距離在定位過程中被采用。PCFL在定位過程中同樣也是利用到達角度法(AOA)進行測距,而利用了移動節(jié)點與錨節(jié)點之間的投影距離,改變了從三維到二維的距離測量。針對兩種算法的相同之處,以上兩種定位算法為定位移動節(jié)點將原有的二維顏色定位算法進行了改進并應用到水聲傳感器網絡中。該論文提出了三維分層投影的網絡模型,通過顏色序列濾波,利用局部采樣濾波的思想,在移動節(jié)點與錨節(jié)點在移動節(jié)點所在平面投影點的通信范圍的交疊區(qū)域內進行采樣,通過比較樣本點與移動節(jié)點之間的顏色(RGB)差值序列,篩選樣本點。利用移動節(jié)點與錨節(jié)點之間的距離比例因子計算移動節(jié)點的RGB序列值,利用錨節(jié)點與篩選出來的樣本點之間的距離比例因子計算樣本點的RGB序列值,進一步計算移動節(jié)點和樣本點的RGB序列值,利用權重的方法計算移動節(jié)點的坐標。仿真結果表明,PCFL和ACFL具有良好的定位性能,并能及時定位移動節(jié)點,PCFL的平均定位誤差與一種適用于UASNs的基于測距的移動節(jié)點定位算法(An Anchor-Free Localization Algorithm,簡稱為AFLA),的平均定位誤差相比可以減少30.4%。(2)為了更進一步提高定位精度,本文又提出了一種TOF測距、能量篩選的移動節(jié)點定位算法(ESDM-TOF)應用于水聲傳感器網絡中。該算法在傳統(tǒng)飛行時間(TOF)技術的基礎上,引入比例因子做歸一化處理,計算聲信號的傳播距離。此外,為了減少能量消耗,提高能量利用率,通過比較聲信號傳播過程中能量損失值大小,在移動節(jié)點的通信范圍內選取至少四個任務錨節(jié)點用于定位移動節(jié)點。利用選出來的任務錨節(jié)點與移動節(jié)點構成四面體,采用海倫空間二乘法,利用移動節(jié)點與任務錨節(jié)點之間的幾何關系,結合平面方程和最小二乘法計算移動節(jié)點的坐標。通過仿真實驗最終驗證了新算法的定位性能以及定位精度的好壞。
【關鍵詞】：水聲傳感器網絡 顏色序列值 移動節(jié)點定位 海倫空間二乘法
【學位授予單位】：河北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-15
• 1.1 研究背景11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文的研究內容以及創(chuàng)新點12-14
• 1.4 論文的組織結構14-15
• 2 水聲傳感器網絡概述15-21
• 2.1 UASNs的結構15-17
• 2.1.1 UASNs的體系結構15-16
• 2.1.2 UASNs的分層結構16-17
• 2.1.3 UASNs的節(jié)點結構17
• 2.2 UASNs的特點17-18
• 2.3 UASNs的應用領域18-19
• 2.4 本章小結19-21
• 3 水聲傳感器網絡節(jié)點定位21-31
• 3.1 節(jié)點定位21-22
• 3.1.1 節(jié)點定位的基本概念21
• 3.1.2 節(jié)點定位存在的問題21-22
• 3.2 常用的測距方法22-24
• 3.2.1 到達時間法(TOA)23
• 3.2.2 到達時間差法(TDOA)23
• 3.2.3 接收信號強度指示法(RSSI)23-24
• 3.2.4 到達角度法(AOA)24
• 3.3 經典的移動節(jié)點定位算法24-27
• 3.3.1 Euclidean定位算法24
• 3.3.2 質心定位算法24-25
• 3.3.3 極大似然估計法25-26
• 3.3.4 DV-Hop定位算法26-27
• 3.4 UASNs的移動節(jié)點定位算法27-30
• 3.4.1 MobiL定位算法28
• 3.4.2 LDB定位算法28-29
• 3.4.3 GNA-ESSP定位算法29
• 3.4.4 AFLA定位算法29-30
• 3.4.5 ARTL定位算法30
• 3.5 本章小結30-31
• 4 新顏色濾波移動節(jié)點定位算法31-49
• 4.1 PCFL和ACFL算法概述和系統(tǒng)框架31-32
• 4.2 CDL定位算法32-33
• 4.3 PCFL和ACFL定位算法33-40
• 4.3.1 三維的分層網絡模型34-35
• 4.3.2 選取采樣區(qū)域35-36
• 4.3.3 計算移動節(jié)點的RGB序列值36-37
• 4.3.4 權重計算37-38
• 4.3.5 可行性分析38-39
• 4.3.6 算法步驟39-40
• 4.4 仿真結果40-48
• 4.4.1 PCFL和ACFL的定位性能的比較41-44
• 4.4.2 總能量消耗與錨節(jié)點密度的比較44-45
• 4.4.3 運行時間與樣本點個數(shù)的關系45
• 4.4.4 五種算法定位誤差的比較45-46
• 4.4.5 五種算法的誤差分布圖46-47
• 4.4.6 移動節(jié)點的速度的影響47-48
• 4.4.7 移動節(jié)點個數(shù)的影響48
• 4.5 本章小結48-49
• 5 TOF測距、能量篩選的移動節(jié)點定位法49-63
• 5.1 ESDM-TOF算法概述和系統(tǒng)框架49-50
• 5.2 ESDM-TOF定位算法50-57
• 5.2.1 TOF測量方法50-51
• 5.2.2 傳播距離的測量51-53
• 5.2.3 能量篩選任務錨節(jié)點53-54
• 5.2.4 海倫空間二乘法54-56
• 5.2.5 算法復雜度的比較56
• 5.2.6 算法步驟56-57
• 5.3 仿真實驗57-62
• 5.3.1 總的能量傳播損失與最大傳播距離的關系58
• 5.3.2 均方根誤差與任務錨節(jié)點個數(shù)的關系58-59
• 5.3.3 均方根誤差與錨節(jié)點個數(shù)的關系59-60
• 5.3.4 移動節(jié)點速度的影響60
• 5.3.5 平均能量消耗的對比60-61
• 5.3.6 運行次數(shù)與死亡節(jié)點占比61-62
• 5.4 本章小結62-63
• 6 總結63-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71-73
• 攻讀學位期間取得的科研成果清單73

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1 孟洪;拖曳陣非聲傳感器輸出的線性擬合法[J];聲學與電子工程;2000年03期

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4 關欣,何友,衣曉;水聲傳感器信息處理技術[J];火力與指揮控制;2004年04期

5 趙懷坤;林岳松;郭云飛;;多聲傳感器異步融合算法[J];傳感技術學報;2007年12期

6 李瑞;肖文;姚東;許秉時;;光纖聲傳感器的實驗系統(tǒng)研究[J];光電工程;2009年06期

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1 智升科;;光纖聲傳感器[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

2 郭泉;楊亦春;;消除次聲傳感器一致性誤差的方法研究[A];2008年全國聲學學術會議論文集[C];2008年

3 姚偉;紀新明;劉全;黃宜平;;小型紅外吸收光聲傳感器對二氧化硫的檢測[A];第二屆長三角地區(qū)傳感技術學術交流會論文集[C];2006年

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5 房棟;李宇;尹力;黃海寧;;水聲傳感器網絡MAC協(xié)議研究與實現(xiàn)[A];2009年全國水聲學學術交流暨水聲學分會換屆改選會議論文集[C];2009年

6 邱勛林;朱伽倩;夏鐘福;沈紹群;張冶文;;用作硅基微型聲傳感器的Si_3N_4/SiO_2雙層駐極體膜微型化后的電荷穩(wěn)定性[A];第四屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];2001年

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8 侯文魁;丁向輝;林京;;Mach-Zehnder干涉型光纖聲傳感器的3×3耦合器檢測算法研究[A];2007年全國水聲學學術會議論文集[C];2007年

9 白晶;韓亮;;反潛CGF系統(tǒng)中吊聲傳感器的建模方法[A];中國系統(tǒng)仿真學會第五次全國會員代表大會暨2006年全國學術年會論文集[C];2006年

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1 金韋 摘譯;貓狗恐嚇器[N];電子報;2003年

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2 陶建成;結構聲輻射預測中的振動和近場聲傳感器布放研究[D];南京大學;2008年

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  本文關鍵詞：基于顏色濾波和距離測量的水聲傳感器網絡移動節(jié)點定位，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：272993