传感器阵列网络节点自定位研究

【摘要】在传感器阵列网络中,传感器节点的位置信息是其应用的前提基础。由于受到能耗以及定位成本的限制,节点自定位是传感器阵列网络最具有挑战的研究课题之一。本文主要研究基于方位角的节点自定位算法与自定位机制问题,以实现高精度、低成本节点自定位。本文的主要贡献总结如下：1.本文提出了一系列基于辅助变量的节点自定位闭环算法。本文主要提出了四种基于辅助变量的闭环自定位算法。首先通过辅助变量把节点自定位问题转化为线性最小二乘形式,并提出一种基于辅助变量的伪线性最小二乘估计(auxiliaryvariablesbasedpseudo-linearestimator,AVPLE)算法来获取节点自定位问题的闭环解。然后对AVPLE定位算法进行误差分析,并进一步提出一种伪线性最小二乘估计误差补偿算法(biascompensatedAVPLE,BCAVPLE)来提高节点定位精度。在DOA噪声先验知识已知与未知条件下,分别提出了一种基于BCAVPLE的工具变量法(BCAVPLEbasedweightedinstrumentalvariable,BCAVPLE-WIV)和基于AVPLE的工具变量法(AVPLEbasedweightedinstrumentalvariable,AVPLE-WIV)来估计未知节点的位置和朝向角。在未知节点朝向角接近7r/2时,又采用一种自治坐标旋转(autonomouscoordinaterotation,ACR)法来克服所提新算法正切函数不稳定问题。通过大量的仿真分析,本文所提新算法的定位精度比传统的三角形法定位精度高,且能够避免最大似然估计产生局部最优或发散问题。2.针对未知节点朝向角接近π/2时上述新算法会产生正切函数不稳定问题,提出了一种基于辅助变量的全局最小二乘估计(auxiliaryvariablesbasedtotalleastsquareestimator,AVTLS)代替AcR算法来估计未知节点；为了进一步提高定位精度,又提出了一种基于AVTLS的工具变量法(AVTLS-WIV)渐进无偏估计器来估计节点。仿真结果表明,AVTLS和AVTLS-WIV的定位精度高于基于AVPLE,且它们的估计性能不随着未知节点朝向角的变化而改变。3.为了提高定位精度且减少成本,本文提出了一种基于辅助声源定位(PASS)的节点自定位新机制,并采用AVTLS算法来估计未知节点的位置和朝向角。为了评估新机制的定位性能,本文从定位精度、定位成本、节点覆盖率三个方面与传统的DV-Bearing机制作对比。此外,进一步研究了辅助声源数目、信标数目和未知节点数目对定位精度的影响。仿真结果表明在相同信标数目下,PASS的定位精度和节点覆盖率都高于DV-Bearing。
【作者】邵华杰；
【导师】王智；张晓平；
【作者基本信息】浙江大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】节点自定位；闭环解；辅助变量；误差分析；定位精度；定位成本；辅助声源；

【参考文献】
[1]任永青.中国破产重整立法模式研究[D].清华大学,民商法学,2003,硕士.
[2]刘凯声.九五八七九部队人事管理系统[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[3]李爱民,蔡泽祥,李晓华,刘永浩.高压直流输电线路行波保护影响因素分析及改进[J].电力系统自动化,2010,10:76-80+96.
[4]徐宝林.基于siRNA-mRNA结合热力学特征的高效siRNA筛选方法研究[D].吉林大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[5]马義超.基于语料库的中国非英语专业英语学习者的Be动词过度使用和零使用影响因素的研究[D].新疆师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[6]赵维维.表面修饰Al_2O_3/环氧树脂复合材料界面和导热性能的研究[D].南京航空航天大学,材料加工,2013,硕士.
[7]吴生富,刘书,王龙春.小松式机械压力机主传动系统中渐开线花键的设计计算[J].一重技术.1997(03)
[8]徐煜珺.缩小我国城乡居民收入差距的财税政策研究[D].江西财经大学,财政学,2012,硕士.
[9]邢玉金.PVDF基复合凝胶聚合物电解质的制备及其性能研究[D].江苏科技大学,材料加工工程,2014,硕士.
[10]米良.石家庄建筑复合地基（6σ-P）质量管理模型建立及应用[D].石家庄经济学院,地质工程,2013,硕士.
[11]叶闽慎.民营企业家社会责任观研究[D].华中农业大学,社会学,2014,硕士.
[12]吴鹏辉.职务侵占、贪污案件共同犯罪的认定[D].吉林大学,法律,2014,硕士.
[13]刘晓昂.黔南州平塘县烟区土壤主要养分状况研究[D].湖南农业大学,作物,2012,硕士.
[14]侯幸.交通拥堵定价与车牌分配方式选择[D].西南财经大学,产业经济学,2014,博士.
[15]木其日.蒙古包结构的逻辑思维研究[D].内蒙古师范大学,逻辑学,2012,硕士.
[16]李晶.未成年人思想道德教育中低碳教育存在的问题及对策研究[D].湖北大学,思想政治教育,2012,硕士.
[17]林晓宁.国际垂直专业化对中国工业行业全要素生产率变动的影响[D].厦门大学,国际贸易学,2014,硕士.
[18]张慧.汉语中事件类型和体貌转换研究[D].四川外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[19]崔军利.网络时代对会计假设的冲击——兼论知识经济时代的会计假设[D].东北财经大学,会计学,2003,硕士.
[20]张萌萌.情报学硕士研究生教育质量管理体系构建及绩效评价研究[D].山西财经大学,情报学,2013,硕士.
[21]郑敬.芪黄洗液的制剂工艺及质量标准研究[D].西南交通大学,中药学,2013,硕士.
[22]罗惠莉.硬石膏煅烧与复合改性的效应研究[D].武汉理工大学,环境工程,2003,硕士.
[23]程池,乐易林,熊涛,姚粟,曾哲灵.对里氏木霉RutC-30所产非淀粉多糖酶系的分析[J].食品与发酵工业.2004(06)
[24]李军伟,程咏梅,梁彦,潘泉.基于局部冲突分配策略的DST算法研究[J].控制与决策,2010,10:1484-1488.
[25]徐龙.日粮因子对肉牛的脂肪酸消化代谢、生长效率、胴体品质及牛肉中脂肪酸组成的影响[D].内蒙古农业大学,农产品加工及贮藏工程,2013,博士.
[26]胡宇.农村居民点空间分布特征及用地适宜性评价研究[D].湖南师范大学,土地资源管理,2013,硕士.
[27]卿湘运,王行愚,牛玉刚.二值probit回归模型的坍缩变分贝叶斯推断算法[J].控制与决策,2008,05:589-592.
[28]李雪飞.文档安全系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[29]李本先,李孟军,方锦清,仰琎歆.恐怖组织网络的时空演化规律[J].自动化学报,2013,06:770-779.
[30]董敏容.浙江大华公司市场营销战略研究[D].山东师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[31]徐慧颖,张昆,纪季,朱丽娜,刘芸,孔继烈,刘宝红.功能纳米界面的组装及其生物传感分析[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第04分会：纳米生物传感新方法[C].中国化学会:,2014:1.
[32]许丹丹.牙鲆（Paralichthys olivaceus）有丝分裂雌核发育二倍体的鉴定与遗传特征分析[D].上海海洋大学,水产养殖,2013,硕士.
[33]柳华荣.向莆线戴云山隧道凝灰岩耐磨性相关性研究[D].西南交通大学,地质工程,2014,硕士.
[34]侯婷婷.AuPd负载型催化剂的制备及在对硝基苯酚还原中的应用研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[35]杨捷艳.高强钢金属板材变宽度圆盘剪切机运动学及动力学仿真[D].北方工业大学,机械工程,2014,硕士.
[36]郁屏.知识员工生产率实现过程中的博弈分析及对策[D].东华大学,企业管理,2004,硕士.
[37]张明华.挣脱精神的枷锁主题分析毛姆人性的枷锁[D].上海外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[38]黄筱楠.印度软件行业的人力资本研究[D].云南财经大学,劳动经济学,2013,硕士.
[39]张智雄.信息抽取技术及其在数字图书馆中的应用前景分析[J].现代图书情报技术,2004,06:1-5+23.
[40]李保政.产品责任中纯粹经济损失的法律救济[D].宁波大学,法律,2014,硕士.
[41]惠婷.我国以房养老模式面临的困境及对策研究[D].内蒙古大学,金融,2014,硕士.
[42]徐芬.微生物作用下地下水中稳定铬同位素分馏效应[D].中国地质大学,地下水科学与工程,2014,博士.
[43]本报记者王俊杰.“新新”向荣闯新路[N].东营日报,2015-04-23001.
[44]梁适春.混合储能光伏发电系统的控制器研究[D].北京交通大学,2014.
[45]庞毅.晚清民初长沙官方祭祀初探（1840-1927）[D].湖南师范大学,中国近现代史,2013,硕士.
[46]李剑琦.长链非编码RNA MEG3对上皮性卵巢癌细胞增殖的影响及其作用机制的研究[D].广州医科大学,妇产科学（专业学位）,2014,硕士.
[47]沈岑.适用于分布式能源系统的小型燃气轮机通用模型研究[D].浙江工业大学,热能工程,2012,硕士.
[48]刘辰.创业榜样对大学生创业意向影响研究[D].山东财经大学,企业管理,2014,硕士.
[49]张莎.猪嵴病毒流行病学调查及CH/HZ/2011株全基因序列分析[D].东北农业大学,动物学,2013,硕士.
[50]黄河.基于ZigBee的输电线路导线接头温度监测系统的研究与设计[D].兰州理工大学,控制工程,2013,硕士.