水下無線傳感器網絡實時定位算法研究.pdf

1、水下無線傳感器網絡實時定位算法研究水下無線傳感器網絡實時定位算法研究Underwaterwirelesssenswksrealtimelocalizationalgithm工程領域：控制工程作者名字：晉澤炎指導教師：呂偉杰副教授企業(yè)導師：高南珪高級工程師天津大學電氣與自動化工程學院二零一六年十一月I摘要摘要隨著世界經濟發(fā)展、科學進步以及人民生活水平的不斷提高，人類對海洋資源、海洋經濟、海洋教育以及海洋環(huán)境的日益重視，用于監(jiān)控海洋環(huán)境的水

2、下無線傳感器網絡成為海洋信息技術研究的熱點。水下節(jié)點定位技術作為水下無線傳感器網絡實現(xiàn)應用的基礎和關鍵技術，受到了極大關注。在近海無線傳感器網絡環(huán)境監(jiān)控中，節(jié)點能量受限，洋流也會導致節(jié)點具有很強的流動性，給水下精準定位帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此，本文提出了基于洋流模型的水下傳感器網絡實時定位算法（RealtimelocalizationbasedoncurrentmodelRTLC）。利用洋流模型表示節(jié)點的運動模型消除流動性對定位造成的影響

3、，成功模擬了節(jié)點在水中的移動速度。通過卡爾曼預測方法結合觀測值與估計值優(yōu)化運動模型，使其更貼近節(jié)點運動規(guī)律。采用信息記錄機制及列表更新機制保證信息的時效性從而提高定位準確度。本文的主要研究內容如下：1)構造了洋流模型用以消除水下節(jié)點的流動性。根據(jù)近海洋流速度的歷史數(shù)據(jù)分析，建立了由時間基函數(shù)和空間基函數(shù)組成的洋流模型，并成功模擬了水下節(jié)點的運動速度狀況。利用具有較低時間空間分辨率的模型參數(shù)對洋流模型進行了初始化，將歷史洋流數(shù)據(jù)通過最小二

4、乘法插值到模型里，根據(jù)Kmeans聚類算法選取徑向基函數(shù)的中心并且實時更新聚類中心。2)設計了節(jié)點定位算法，將定位過程分為兩部分：錨節(jié)點定位和普通節(jié)點定位。錨節(jié)點定位是用于輔助普通節(jié)點實現(xiàn)定位的。在錨節(jié)點定位過程中，將錨節(jié)點定位誤差與誤差閾值進行比較從而決定錨節(jié)點的運動模型參數(shù)是否需要進行卡爾曼預測更新使其更加符合節(jié)點的運動規(guī)律。在普通節(jié)點定位過程中，本文采用普通節(jié)點攜帶參考節(jié)點列表的方式記錄置信度可靠的錨節(jié)點作為參考節(jié)點，用于普通節(jié)點