無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式動態(tài)導航方法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量具備感知能力，無線通信能力和有限電量的無線傳感器節(jié)點組成的多跳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨著半導體電子技術(shù)的發(fā)展，WSN已經(jīng)開始被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，醫(yī)療，環(huán)境監(jiān)測和軍事等領(lǐng)域，以一種全新的方式使人們感知物理世界。然而很多情況下，系統(tǒng)僅僅能夠監(jiān)測是不夠的，還需要對物理世界做出反饋和控制。將較為成熟的移動機器人技術(shù)融合進來，令WSN為移動機器人提供全局地圖信息和實時導航服務(wù)，可充

2、分發(fā)揮兩者各自優(yōu)勢，提高系統(tǒng)作業(yè)效率。而WSN如何對環(huán)境中局部危險區(qū)域的變化進行實時監(jiān)控和動態(tài)調(diào)整，以確保移動機器人導航過程的快速和安全，同時能夠平衡網(wǎng)絡(luò)能耗，降低通信開銷，一直是引人關(guān)注的研究方向。
　　本文重點研究了未知地理位置信息WSN中移動機器人的動態(tài)導航方法。首先針對分布式梯度勢場算法在動態(tài)調(diào)整方面的不足，構(gòu)造梯度勢場函數(shù)，提出了一種分布式動態(tài)路徑規(guī)劃算法，各節(jié)點依據(jù)局部信息動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)梯度勢場，計算優(yōu)化路徑。實驗結(jié)果顯

3、示了本文算法在WSN受到局部危險區(qū)域變化影響時，能夠規(guī)劃出較短路徑，有效降低通信代價并可靈活處理路徑安全性。
　　為減少梯度勢場建立過程中的泛洪消息和處理危險區(qū)域變化時的通信開銷，本文提出了一種適用于WSN中路徑規(guī)劃的基于骨干的路標網(wǎng)絡(luò)算法，將網(wǎng)絡(luò)的分布式動態(tài)路徑規(guī)劃限制在路標網(wǎng)絡(luò)上運行。對算法構(gòu)建的路標網(wǎng)絡(luò)性能進行了理論分析和仿真實驗，結(jié)果表明本文算法在保證兩跳間隔的最小支配集節(jié)點連通性的條件下，可有效減少路標網(wǎng)絡(luò)中的冗余節(jié)點，