基于嗅覺(jué)移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣體源定位.pdf

1、移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配以移動(dòng)平臺(tái)組合而成,故而移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)在具有網(wǎng)絡(luò)特性的同時(shí)增加了機(jī)動(dòng)性,這有效地?cái)U(kuò)大了傳感器節(jié)點(diǎn)的作用范圍,通過(guò)少數(shù)節(jié)點(diǎn)的不斷移動(dòng)就有望實(shí)現(xiàn)部署大量靜止節(jié)點(diǎn)達(dá)到的效果。移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)在有毒/有害氣體泄露檢測(cè)、火源探測(cè)和災(zāi)后搜救等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文圍繞移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在氣體泄漏源定位中的應(yīng)用問(wèn)題,重點(diǎn)開(kāi)展了如下幾個(gè)方面的研究工作。
　　首先,根據(jù)移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的體積

2、小、價(jià)格便宜等實(shí)際要求,設(shè)計(jì)了適用于氣體源定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。并針對(duì)此移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò),給出了節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制方法,具有自恢復(fù)功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及可抑制零漂的目標(biāo)傳感器標(biāo)定措施。
　　其次,給出了一種分布式的基于聲音的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)定位算法,并通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)證明:在聲音傳感范圍內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn),只要有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相繼發(fā)聲,即可實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)之間的相互定位。所提算法的方向估計(jì)的過(guò)程中對(duì)卷積的加窗運(yùn)算有效地減小了計(jì)算量;同時(shí)聲源距離估計(jì)中采集信號(hào)之間的代數(shù)

3、運(yùn)算有效地降低了環(huán)境中的隨機(jī)噪聲。
　　再次,提出了一種使用固定拓?fù)涞囊苿?dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)氣體源進(jìn)行定位的方法,所提定位算法中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不需對(duì)風(fēng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。該算法可以看作是一個(gè)通過(guò)有限移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)部署實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體源進(jìn)行估計(jì)的過(guò)程。在時(shí)均風(fēng)恒定的環(huán)境下,每個(gè)估計(jì)周期分兩步,首先對(duì)環(huán)境中的氣體進(jìn)行一段時(shí)間的測(cè)量,根據(jù)測(cè)量的濃度均值使用最小二乘法對(duì)氣體源位置參數(shù)進(jìn)行估計(jì);接著在朝向估計(jì)值的方向上選擇一點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)的幾何中心,利

4、用飽和控制的方法使節(jié)點(diǎn)再重新部署網(wǎng)絡(luò)。另外,在風(fēng)隨機(jī)變化的環(huán)境但沒(méi)有風(fēng)傳感器的情況下,基于固定拓?fù)涞囊苿?dòng)節(jié)點(diǎn)采集得到的煙羽結(jié)構(gòu)信息,提出了一種煙羽跟蹤方法。所提方法的有效性通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證。
　　最后,提出了一種基于條件信息熵,使用網(wǎng)絡(luò)連接受限的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行氣體源定位算法。該算法中使用分布式粒子濾波近似計(jì)算條件信息熵及其梯度。并使用條件信息熵梯度構(gòu)建了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的控制律,控制節(jié)點(diǎn)沿條件信息熵負(fù)梯度方向運(yùn)動(dòng),從而減小條件