基于无线传感器网络的非平稳态气体源定位算法研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于无线传感器网络的非平稳态气体源定位算法研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：程凯汪晋宽教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学通信与信息系统2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委晁黼：刘福来夏茂辉刘福来东北大学2014年6月万方数据AThesisinCommunicationandInformationSystemsResearchonNo．．stableGasSourceLocationUsingWirelessSensorNetworkBy

2、ChengKaiSupervisor：ProfessorWangJinkuanNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=亡已思。学位论文作者签名：往凯日期：20／乒．‘、2岁学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权

3、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年由／学位论文作者签名：往管几导师签名：≯易考影签字日期：2oH、6。z分签字日期：20佴、6、2爹万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于无线传感器网络的非平稳态气体源定位算法研究摘要近年来，无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)以低成本、低功耗、多功能、自组织等特点，广泛应用于军事、环境、工业等领域，定位技术是WSN的

4、关键技术之一。气体源定位是通过监测节点所测得气体浓度值结合气体扩散模型来估计气体泄漏点位置，有助于火灾早期探测和危险气体泄漏预警。本文介绍了无线传感网络的特点及气体源定位的研究现状，深入分析了无线传感器网络定位技术。针对现有气体源定位算法只考虑气体扩散的平稳情况，重点研究了非平稳态的气体源定位问题，具体展开工作如下：深入研究了气体扩散理论，推导了无风条件下的非稳态气体扩散模型。以此为基础，构建了二维环境下传感器的气体浓度测量模型，并结合无线传感器网络的应用特点，利用传感器测量信息，将气体源定位问题转化为全局优化问题，进而提出了二维环境下基于多种群遗传算法(Mu

5、lti．PopulationGeneticAlgorithm，MPGA)的集中式气体源定位算法。MPGA采用相互独立且不同进化机制的多种群协同进化，且有全局搜索能力强、收敛速度快等优点，能有效求解气体源参数。针对选择操作破坏了算法的种群多样性，引入了逻辑循环移位交叉，增加个体的多样性，提高算法的有效性。仿真结果表明所提算法对二维非平稳态气体源定位的可行性，同时表明所提算法相对于质心定位算法，具有更高的定位精度和更强的鲁棒性。目前气体源定位算法仅考虑二维情形，而实际应用场合均为三维环境，因而将二维气体源定位算法推广到三维。利用扩散定律推导了三维气体浓度测量模型，

6、构造了优化目标函数，并利用多种群遗传算法对气体源参数进行求解。仿真表明所提算法在三维空间仍具有较好的定位效果。关键词：无线传感器网络：气体源定位：气体扩散模型：多种群遗传算法．．III．．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractResearchonNo．．stableGasSourceLocationUsingWirelessSensorNetworksAbstractW'trelesssensornetwork(WSN)alewidelyusedinmilitary,environment,industryandotherfieldsforitslowc

7、ost，lowpower,multi-function，self-organizationandothercharacteristics．LocationisoneofthekeytechnologiesofWSN．Itcallbeusedtoestimatethegasleakpositionthroughthegasconcentrationmeasuredbythemonitoringnodeandgasdiffusionmodel．Wirelesssensornetworkisusedforthegassourcelocalization，timely

8、accesstogasleakagel