面向协同定位的无线传感器网络调整方法

As the proliferation of wireless sensor networks, the localization of the network, especially the collaborative localization problem, has drawn the attention of many researchers. Due to hardware and deployment limitations, the network may be partially localizable. Most researchers focus on how to localize as many nodes as possible. Only a few researchers proposed network adjustment approaches for collaborative localization, however, these approaches are coarse-grained and inefficient. Combining recent research results and trends, this project propose a novel self-adjustment theory and corresponding methods, which distinguish localizable and non-localizable nodes in the original network to achieve fine-grained adjustment with high efficiency. Aiming at the network adjustment with mobile node, the project builds corresponding theoretic foundations and proposes the scheduling method for the moving path. As far as we know, this project is also the first to use external events for localization-oriented network adjustment. A tight sufficient condition for network adjustment with external events is proposed, which guarantees the high efficiency and feasibility of the adjustment method. The performance and effectiveness of the proposed method will also be evaluated and validated through simulations and experiments.

随着无线传感器网络近年来的迅猛发展，其定位问题，尤其是协同定位问题，得到了广泛的关注。然而由于硬件或部署条件的限制，网络可能只是部分可被定位的。大多数研究人员都把重点放在如何定位尽可能多的节点上，少数研究人员虽然提出了面向协同定位的网络调整方法，但存在调整方式粗放、效率较低等缺点。本项目结合已有研究成果和发展趋势，率先提出能够确保网络可定位性的高效网络自调整理论和方法，通过区分初始网络中可被定位的节点和不可被定位的节点提高自调整粒度及调整效率。针对基于移动节点的协同定位问题，提出相应的理论基础和移动路线规划方法，对基于移动节点进行网络调整在理论和实践上的可行性进行验证。把外部事件引入到面向协同定位的无线传感器网络调整领域，提出了比较紧的调整网络至可被定位状态的充分条件，使利用外部事件进行网络调整的方法具有很高的可行性。项目还将通过仿真和实验对所提出方法的性能和效果进行评估验证。

随着无线传感器网络近年来的迅猛发展，其定位问题，尤其是协同定位问题，得到了广泛的关注。然而由于硬件或部署条件的限制，网络可能只是部分可被定位的。大多数研究人员都把重点放在如何定位尽可能多的节点上，少数研究人员虽然提出了面向协同定位的网络调整方法，但存在调整方式粗放、效率较低等缺点。本项目的主要针对上述问题开展研究，研究成果包括三个方面：一是基于图刚性理论提出了网络自调整理论和方法，针对图的连通性的区别，对可定位节点和不可定位节点采用不同的调整策略和算法，大大提高了网络调整的效率；二是针对集中式调整方法的缺点，提出了基于路径的网络调整方法，仅根据节点自身所处的路径信息，仅需要调整网络中较少的点，就能够使得在初始条件下不可定位的网络转变为可定位的网络，从而可通过现有的定位算法进行定位；三是提出了基于移动外部事件的网络调整方法，过利用外部的移动被动事件源来构建额外的距离约束关系，从而使得初始状态下不可定位的网络满足可定位性条件。项目组还基于实际部署的系统、实验床和仿真手段，构建了大量的测试数据，并结合案例对所提出的方法进行了评估。在完成预定研究内容的同时，课题组还额外开展了几项与定位密切相关的研究工作，包括：基于方位角测量的定位、室内定位、室内外导航等。课题组共在国内外高水平学术会议和期刊上发表学术论文11篇，其中在SCI源刊上发表5篇，其中2篇发表在IEEE Transactions上。此外，还申请专利6项，并有5篇论文投稿到SCI源刊，正处于审稿阶段。总的来说，圆满完成了预期的研究任务，取得了预期的研究成果。