基于角度和超图的无线传感器网络节点位置定位管理研究

在无线传感器网络中，未知节点位置定位和管理技术是一个重要的支撑技术，节点位置信息为节点感知和传递数据等网络功能提供基础。本项目研究通过共轭扩展的方法，把锚节点处的阵列天线进行虚拟扩展，并进一步把估计出位置的节点作为虚拟天线扩展成虚拟天线阵列，然后基于虚拟天线阵列利用高精度子空间角度估计方法，只需较少数量锚节点，且锚节点上配置较少阵列天线就可提供轻量级、高精度和高效率的节点定位。项目探索了当虚拟锚节点越来越多时，如何选择合适的锚节点和虚拟锚节点作为超图的超边，利用超图的二部图来进行节点位置定位和管理的方法，为超图应用于无线传感器网络节点位置定位和管理做了一些基础研究。针对通过虚拟锚节点估计位置而产生的估计误差累积情况，项目利用准确度来抑制该误差累积的产生，进一步提高节点估计精度。项目的这些研究可以为基于角度和超图的节点位置定位和管理方法提供一些新思路。

本研究考虑共轭扩展的方法来进行节点定位，提出了相关的共轭扩展模型，并提出了相应的定位算法。通过研究发现，估计到位置的节点作为虚拟锚节点可以参与其他未知节点的定位，但由于节点的移动性比较大，利用超图的方法来进行定位管理比较困难。于是针对移动节点的情况，开展了相关研究，提出了基于灰度预测的定位方法，还提出了基于蒙特卡洛和锚盒子的定位方法来解决移动节点的定位问题。此外，考虑项目研究算法的实际应用，开发了一个市内交通枢纽路口车辆模拟仿真平台。项目发表16篇学术论文，其中SCI收录3篇，EI收录8篇。获得发明专利授权1件，软件著作权3件，申请发明专利1件。培养教授1名，博士1名，硕士8名。