無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位算法研究.pdf

1、隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，社會對傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用時間與穩(wěn)定性的需求也越來越高。無線充電技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注，研究人員開始通過無線能量傳輸方式向傳感器網(wǎng)絡(luò)提供能量供應(yīng)，這種新興的傳感器網(wǎng)絡(luò)被稱為無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Recharge Sensor Networks，WRSN)。在WRSN中的許多應(yīng)用一般都需要知道傳感器節(jié)點(diǎn)自身的位置信息，在此基礎(chǔ)上才能向用戶提供想要的監(jiān)測信息和服務(wù)。如果網(wǎng)絡(luò)僅僅提供節(jié)點(diǎn)監(jiān)

2、測數(shù)據(jù)而沒有節(jié)點(diǎn)位置信息，在很多的應(yīng)用場合下是毫無意義的。此外，在無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的位置還決定充電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和效率。因此，節(jié)點(diǎn)的位置信息至關(guān)重要，如何用低成本實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的節(jié)點(diǎn)定位也就成為了研究的熱點(diǎn)。
　　針對無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的現(xiàn)存問題，本文主要研究在一個區(qū)域內(nèi)隨機(jī)部署可充電傳感器節(jié)點(diǎn)的定位問題，利用可自定位的無線充電器設(shè)計基于節(jié)點(diǎn)充電時間的測距定位算法。該方法不需要額外精密設(shè)備，且定位精度較高。本文主要分為兩個

3、部分:
　　1.當(dāng)無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中充電器和節(jié)點(diǎn)都采用全向天線時，利用電磁波在理想條件下的傳輸公式與電容充電公式相結(jié)合，根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行修正，得到節(jié)點(diǎn)基于全向充電天線的環(huán)境適應(yīng)充電模型。通過充電模型可以得到充電時間與充電距離的關(guān)系，建立準(zhǔn)確的定位方程，并設(shè)計節(jié)點(diǎn)位置求解方法。使用全向充電天線的定位方程較為簡單，利用最小二乘法化簡獲得求解矩陣，從而實(shí)現(xiàn)基于充電時差(Time Difference of Charge，TDOC)的

4、定位算法。
　　2.當(dāng)無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中充電器采用定向天線且節(jié)點(diǎn)采用全向天線時，利用電磁波在理想條件下的傳輸公式與電容充電公式相結(jié)合，根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行修正，得到節(jié)點(diǎn)基于定向充電天線的環(huán)境適應(yīng)充電模型。通過充電模型可以得到不同方向充電時間與充電距離的關(guān)系，建立準(zhǔn)確的定位方程，并設(shè)計節(jié)點(diǎn)位置求解方法。使用定向充電天線的定位方程較為復(fù)雜，通過幾何法和最小二乘法相結(jié)合獲得優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，提出了一種改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法用于求解節(jié)點(diǎn)位置，從