基于模糊信息處理的傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋定位方法研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)是無人探測(cè)區(qū)域的新型信息獲取系統(tǒng)，在重要基礎(chǔ)設(shè)施安全、大型社會(huì)活動(dòng)反恐防爆、高危行業(yè)安全探測(cè)以及國(guó)土防空等方面具有重要作用。發(fā)展和應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域近距離監(jiān)視、偵察、目標(biāo)定位、識(shí)別和跟蹤是區(qū)域信息獲取非常重要的手段。 在實(shí)際傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，傳感器網(wǎng)絡(luò)自身規(guī)模大，傳感器節(jié)點(diǎn)能量、計(jì)算能力、通信能力和感知能力等方面受限，人們對(duì)實(shí)際監(jiān)控環(huán)境的認(rèn)知有限，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，模型與其參數(shù)值的選擇與實(shí)際情況存在偏差等等，所有

2、這些因素會(huì)使得所形成的自組織網(wǎng)絡(luò)信息獲取與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂幸欢ǖ碾S機(jī)性和模糊性，導(dǎo)致信息獲取的不完整。尤其是傳感器位置信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜透兄芰Χ紟в幸欢ǖ牟淮_定性，自身所形成的自組織網(wǎng)絡(luò)信息往往不能精確測(cè)量。利用傳統(tǒng)幾何理論分析方法來解決傳感器網(wǎng)絡(luò)中的這些不確定問題存在很大的局限性。 正是在這一背景下，本文針對(duì)面向目標(biāo)檢測(cè)、定位和跟蹤的傳感器網(wǎng)絡(luò)所遇到的不確定覆蓋和定位問題，提出了一種新的模糊信息處理分析方法，從信息學(xué)角度出發(fā)，給出

3、了自組織網(wǎng)絡(luò)不確定信息的模糊度量，并研究了其模糊幾何性質(zhì)，為建設(shè)部署實(shí)用傳感器網(wǎng)絡(luò)做理論性探討。全文由六章構(gòu)成，各章內(nèi)容安排如下： 第一章簡(jiǎn)要介紹了本文研究的背景、意義、傳感器網(wǎng)絡(luò)及其特點(diǎn)；概述了傳感器網(wǎng)絡(luò)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題相關(guān)的研究現(xiàn)狀、傳感器網(wǎng)絡(luò)定位問題相關(guān)的研究現(xiàn)狀，最后給出了本文的主要研究成果和全文的內(nèi)容安排。 第二章在模糊平面幾何理論的基礎(chǔ)上，提出了模糊n維幾何分析方法，包括Rn（n≥1）空間

4、中的模糊點(diǎn)、模糊點(diǎn)間的距離、模糊向量、模糊線、模糊二次超曲面等，并探討了其相關(guān)幾何性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，提出了在模糊線性觀測(cè)軌跡、模糊三角形觀測(cè)結(jié)構(gòu)、正規(guī)模糊橢圓觀測(cè)軌跡情況下僅含有方位角信息的傳感器網(wǎng)絡(luò)被動(dòng)目標(biāo)模糊幾何定位算法；提出了R3空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的被動(dòng)目標(biāo)模糊幾何定位算法，通過在固定時(shí)間間隔測(cè)量被動(dòng)目標(biāo)的模糊方位角、俯仰角以實(shí)現(xiàn)R3空間中被動(dòng)目標(biāo)包含模糊坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)速度的四維定位。 第三章介紹了Sugeno測(cè)度基本概念和性質(zhì)，

5、在此基礎(chǔ)上提出了基于Sugeno測(cè)度的傳感器網(wǎng)絡(luò)信息覆蓋分析方法，利用兩節(jié)點(diǎn)間的相互作用提出了周界覆蓋分析方法，給出了蜂窩網(wǎng)狀部署情況下的信息覆蓋分析，最后提出了基于Sugeno測(cè)度的傳感器網(wǎng)絡(luò)最佳情況模糊信息覆蓋路徑分析方法。 第四章介紹了Sugeno測(cè)度空間上隨機(jī)變量的數(shù)字特征，在此基礎(chǔ)上將學(xué)者Amari提出的統(tǒng)計(jì)流形從概率測(cè)度空間推廣到Sugeno測(cè)度空間，提出了一種基于Sugeno測(cè)度的模糊流形分析方法，包括Sugeno

6、模糊模型的基本微分幾何結(jié)構(gòu)，模糊流形中的切空間、黎曼度量。最后提出了基于信號(hào)強(qiáng)度的Sugeno模型匹配定位算法。 第五章提出了傳感器網(wǎng)絡(luò)的模糊信息覆蓋模型，定義了信息強(qiáng)度隸屬函數(shù)和融合算子，給出了確定部署和隨機(jī)部署情況下的模糊信息覆蓋分析；提出了傳感器網(wǎng)絡(luò)高階模糊信息覆蓋分析方法；利用Voronoi圖和Delaunay圖對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳與最壞情況模糊信息覆蓋進(jìn)行了理論分析。 第六章總結(jié)全文工作，并對(duì)該領(lǐng)域相關(guān)問題進(jìn)行了