基于虚拟力的无线传感器与执行器网络测距定位算法

针对无线传感器与执行器网络(WSAN)的传感器节点定位问题,提出了一种基于虚拟力的无线传感器与执行器网络测距定位算法,使用移动的执行器节点替代传统无线传感器网络(WSN)定位算法中的锚节点,并将虚拟力模型引入基于信号到达时间(TOA)的定位算法。该算法在利用虚拟力驱动执行器节点逼近提出定位请求的传感器节点的同时,根据信号传输时间计算节点间的距离完成节点定位。仿真结果表明,提出的定位算法使得节点定位成功率提高20%左右,平均定位时间以及定位开销均小于传统TOA算法,适用于实时性要求高、执行器节点数量较少的场合。     

一种改进的煤矿井下无线传感器网络定位算法

针对煤矿井下巷道狭长,传感器节点分布不均匀,环境恶劣,井下人员定位不明确。传统算法定位精度不高。为此,提出一种改进DV-Hop的煤矿井下节点定位方法,利用无线信号同种介质中传播速度不变性,并利用节点间数据包传送时间对未知节点的估计距离进行修正。实验结果表明,改进算法有效地提高了无线传感器网络节点的定位精度,减少了定位误差,更加适合于类似于煤矿井下场景的定位需求。     

传感器网络节点定位算法在煤矿安全中的应用

研究煤矿井下安全问题,对井下人员进行定位跟踪,提高煤矿安全生产水平,应建立安全监测系统.针对煤矿井下巷道狭长,无线通信条件差,信号多径效应明显,在传统的监测中,无线传感器节点定位算法对井下环境敏感,导致节点定位误差较大.为了提高定位的精度,提出了一种基于RSSI的质心无线传感器定位算法.算法通过对无线电信号传播路径损耗模型的分析,利用锚定节点与待定位节点间的RSSI值确定质心的权值,从而提高算法对环境的适应性和定位精度.仿真结果表明,在相同的实验环境下,算法定位精度优于传统无线传感器节点定位算法,能够满足井下人员定位准确性,为煤矿安全生产监测系统设计提供了依据.     

一种结合功率控制的无线传感器网络区域定位算法

在无线传感器网络中,获取传感器节点的位置信息对于许多相关的应用十分重要.首先分析了现有的无线传感器网络定位算法,然后提出了一种结合功率控制的区域定位算法(ALPC),该算法将传感器节点的位置估计在一个小区域中,而不是寻找它的精确坐标,由sink节点完成复杂的计算,传感器节点无需进行大量的通信和计算,节省了能量并延长了网络的寿命;根据实测数据讨论了时空域对信号传播模型的影响,以及这种影响如何改变定位粒度;利用区域命名机制减小了网络流量负载提高了网络的可靠性;最后,通过仿真验证了算法的有效性.     

求解无线传感器网络定位问题的线性规划算法

传感器节点的定位问题是无线传感器网络中的基础性问题之一.提出了一种线性规划算法用于求解无线传感器网络定位问题.该算法利用RSSI值和经验的无线信号传播模型推导出所有可通信节点间距离的相对关系,利用节点的通信半径估算出可通信节点间的距离,并以此为约束条件利用矩形近似圆形,将二次约束的规划问题转化为线性规划问题;求解该线性规划问题便可得未知节点坐标.通过仿真实验,证明了当锚节点分布在网络边缘时该算法能得到较好的定位效果,分析了锚节点分布、锚节点个数、网络连通度等实验参数对定位结果的影响.相比凸规划定位算法,该算法大大降低了求解规划问题的次数,且在相同的实验条件下定位误差更小.     

一种无线传感器网络的节点自定位方法

节点定位对许多无线传感器网络的应用来说是非常关键的,提出了一种基于移动锚节点的无测距的节点定位算法。此算法建立在Monte Carlo定位算法基础之上,通过利用节点收集到的信息来加速算法中样本的选取,从而提高定位的精度和效率。仿真结果表明,此节点定位技术平均定位精度能达到0.2个通信半径,与其他类似定位技术相比,能够明显提高节点定位精度。     

无线传感器网络中一种改进的DV-Hop算法

在无线传感器网络中,节点自身定位是支撑性的技术.本文研究了无线传感器网络DV-Hop节点定位算法,并在此基础上提出了一种改进的算法:它对平均每跳距离的计算进行了改进,同时有选择性的选取锚节点参与三边定位过程.通过仿真,在定位误差方面进行了验证,证明了改进算法的优良.     

DV-Hop定位算法误差分析与优化

传感器节点在森林、水下等复杂环境下进行数据采集时,由于信号强度与信号传输速度受到障碍物或传输介质的干扰,影响了基于信号信息的定位算法的测量精度. 同时考虑到节点的成本和节点的动态性,DV-Hop定位算法有较强的适用性和实用性. 分析了影响DV-Hop算法定位精度的因素,并在此基础上提出了一个度量节点离散程度的公式,给出了一个该算法的优化方案,仿真表明优化后的算法有更高的定位精度.     

多节点振动传感器协同定位中定位精度的分析

地震动探测技术是指运用传感器技术采集地面目标运动所产生的地震动信号,并通过信号处理实现对目标的识别与定位的技术。地面振动传感器具有探测范围大、环境适应性好、抗干扰能力强、铺设隐蔽性好等优点,因而其在提高部队的执勤能力、对哨位进行监视以及战场探测都具有广阔的应用前景。本文首先指出传统单一节点的若干传感器进行定位的局限性,进而提出了针对区域监控多节点传感器的阵列布局的思想,然后分析了传感器阵列分布模型的结构、功能,并对其总体结构、设计原则、硬件设计进行了阐述。     

无线传感器网络的三维定位算法研究

在分析无线传感器网络的结构模型的基础上,提出了一种基于支持向量机(SVM)的新型传感器三维定位算法.利用SVM算法能够在高维空间对非线性样本进行分类的优点,通过各传感器节点估测其与锚节点间的距离作为特征向量,最终对未知节点所属立方体空间进行分类来实现定位未知节点.实验结果表明:该算法达到了88％的平均定位准确率,而且对锚节点密度和距离误差具有较低的依赖性,验证了算法具有实用性.     

基于分布式光纤传感的水下输气管道泄漏检测与定位分析

介绍了一种基于Sagnac/Mach-Zehnder混合干涉仪原理的分布式光纤传感水下输气管道泄漏检测及定位系统。在强干扰微小泄漏情况下,通过分布式光纤传感器获取由管道泄漏引起的光干涉信号,采用小波包方法对信号进行多层分解,提取小波包能量特征,用欧式距离法对管道泄漏与否进行聚类分析;对泄漏系统利用零点频率进行精确定位,并将基于零点频率的传统检测定位、经小波去噪和最小二乘曲线拟合处理后的检测定位及本文提出的检测定位三种方法进行对比分析,统计了系统虚警率（FAR）。实验结果表明,该系统能准确识别管道泄漏,本文提出的泄漏检测定位法虚警率最低,与经小波去噪和最小二乘曲线拟合处理后的检测定位法相比,虚警率降低了6.6%,提高了系统泄漏检测定位的可靠性。     

Modeling the impact of observation conditions on localization systems

In various applications, sensor fusion has demonstrated success as means to enhance a system performance in perceiving its environment. By combing observations of different sensors, the system is able to achieve improved sensing accuracy, and potentially, expanded sensing capabilities. However, the observation conditions in the surrounding of any multi-sensor system have a considerable impact on the performance of the system. This impact can be hard to mitigate if the observation conditions are stochastic in nature. Therefore, for any sensor fusion strategy to achieve reliable and robust performance it must possess a capability to assess the quality of the observation conditions in its surrounding, and ultimately, the quality of its decisions, as a function of these conditions. One typical application where the impact of the observation conditions can cause sever deterioration of the sensing performance is vehicle localization. It is typical in this application that location measurements obtained from multiple sensors (e.g., GPS, Vision, Inertial, etc.) are combined together to compute accurate vehicle location. However, such improved accuracy can only be attained under nominal observation conditions. Therefore, real-time awareness of the observation conditions around the vehicle position is pivotal for the multi-sensor system to achieve effective fusion performance.In this paper, a Markovian model is proposed to capture the impact of observation conditions on a sensor’s localization performance and to consequently determine a reliability index with respect to the localization accuracy claimed by the sensor.The proposed model is implemented on two localization techniques: single-sensor localization and multi-sensor localization. A number of experiments are conducted to determine the different levels of localization accuracy that can be achieved by each technique under a wide range of observation conditions. The proposed reliability model is tested in a variety of real-life and simulated observation conditions scenarios. It is evident from the experimental results that the proposed model is able to estimate the reliability of location estimates produced by either one of the localization techniques. The paper discusses how such reliability model can benefit multi-sensor systems.     

传感器网络定位问题的概率特征

无线传感器网络技术在国民经济建设和军事领域有着非常重要的应用价值,网络化传感器节点的自身定位问题是传感器网络运行的一个基本和关键问题,主要是研究了定位问题的概率性行为特征.采用概率论进行数理证明和模拟实验验证.提出在一定条件下,通常定位算法产生的节点估计位置的线性变换形式服从χ2分布,另外传感器网络的节点连接度服从泊松分布,理论上严密证明了结论的正确性,并对传感器网络定位的节点部署密度所需要的条件进行模拟实验和讨论.得出了定位误差的概率分布特征,以及传感器网络节点部署密度的一些结论,对设计和评价传感器网络的定位算法具有指导作用.     

火炮发射高过载信号存储测试系统设计

针对某高过载弹体无损回收试验系统,研制了一套火炮发射高过载存储测试装置.该装置以STM32为控制核心,实现信号调理、数据存储、串口通信等功能.软件设计上采用一次外触发+多次内触发的方式,有效规避了测试时误触发的现象.该装置将加速度传感器与存储测试电路分离安装,方便传感器的拆卸,可安装于发射弹体的尾部,能够检测并记录弹体发射过程中的加速度数据.试验后回收装置,利用上位机读取检测到的数据并显示波形,可以为之后弹体无损回收的理论分析、参数设置提供重要的实验依据.     

基于移动Sink的自组织视频传感网络目标跟踪算法

基于自组织视频传感网络的目标跟踪方法利用节点的分布式观测能力,实现目标的精确跟踪。在研究视频节点观测投射模型和通信模型的基础上,提出一种基于移动Sink的自组织视频传感网络目标跟踪算法MSTTA。该算法包括感知信息聚合和目标位置评估两个部分,利用节点分类机制周期性地更新网络拓扑以适应Sink位置的变化,根据目标运动状态预测目标位置的评估节点小组。仿真实验表明,MSTTA算法能够适应Sink移动带来的网络拓扑变化,具有较高的目标跟踪精度。     

NLOS环境中的拉格朗日乘子改进约束最小二乘定位算法

无线通信中的非视距误差是影响传统定位算法精度的主要因素.因此本文针对存在锚节点与移动节点的无线传感网络,提出了一种利用拉格朗日乘子法改进的约束最小二乘定位算法.算法核心思路在于运用拉格朗日乘子法修正约束最小二乘代价函数来构建新的目标函数,同时也提出一种分组定位组合的思想以进一步提高定位性能.仿真结果表明在非视距误差较大或网络中固定节点较多时,提出的算法可以有效消除非视距误差引起的定位精度损失,同时本文算法还具有随节点数目增加而提升优势的特性.     

一种基于双层栅格划分的无线传感器网络目标定位方法

目标定位和跟踪已成为无线传感器网络重要的应用领域。基于栅格部署的无线传感器网络以其特殊的拓扑结构,在目标定位方面具有独特优势。基于栅格部署的传感器网络,在单层栅格定位基础上考虑传感器节点本身的测量误差,提出了一种使用双层栅格定位目标的实用方法。仿真实验揭示了不同因素影响定位精度的一般规律,这对该方法的实际应用具有指导意义。实际系统的测试结果表明,双层栅格定位法不仅能够保证一定的定位精度,而且实时性高、实用性强。     

冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估

由于高g加速度传感器在航空、航天、国防等领域的广泛应用,其可靠性成为MEMS器件商业化过程中一个重要问题。本文针对快速准确的评估高g加速度传感器的寿命这一问题,提出了冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估方法。通过分析冲击载荷作用于加速度传感器时产生的应力波及故障树分析法,确定高g加速度传感器的主要失效模式和敏感环境应力;采用恒定冲击应力试验得到高g加速度传感器的失效次数;选择正态分布和Weibull分布理论验证加速试验过程失效机理的一致性;利用逆幂律模型建立高g加速度传感器的可靠度评估模型,并外推出高g加速度传感器在规定应力下的可靠度函数。实践表明,该方法简捷、正确可行,为高g加速度传感器在实际应用中提供了重要的参考依据。     

基于无线传感网络的环境监测系统

无线传感器网络是目前环境监测领域研究的热点技术。结合ZigBee和无线传感网络设计了集多种功能于一体的完整环境监测系统。在本系统中,节点选用CC2530芯片作为zigbee通信模块,网关采用GPRS作为系统与3G网络的通信模式。系统实现了采集温度、湿度、光线亮度等环境信息,并进行了相应处理,设计了网关数据处理软件算法。系统具体的工作方式为：传感器节点对室内的环境信息进行采集并将数据以ZigBee无线自组网方式发送到无线传感网络的控制中心网关,网关负责将传感器数据处理后上传到云服务器;用户能够通过手机APP和网页查看,对于重要的警告信息网关会发短信到用户的手机,而服务器端会发邮件或微博提醒用户。经过测试和使用,本系统运行可靠,能准确获取环境数据,网关和服务器端数据能够实时更新,环境参数能实现自动调节与校准。     

Aitken迭代法在无线传感器网络节点定位中的应用

传感器节点的自定位问题是无线传感器网络的重要研究内容之一.为了减小无线传感器网络节点定位中节点测距误差和定位算法自身引入误差的积累对定位精度的影响,建立了基于Aitken迭代公式的适用于无线传感器网络的迭代模型.算法包括两个阶段:第一阶段,利用DV-Hop算法进行粗定位;第二阶段,建立Aitken迭代模型,利用第一阶段的定位结果作为初值,求取定位结果的最优值.研究结果表明,该算法能够有效提高节点的定位精度,对于网络节点密度小、信标节点比例低的情况,算法效果显得非常明显.