基于颜色滤波和距离测量的水声传感器网络移动节点定位

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1、中图分类号：TP393密级：公开UDC：620学校代码：10094硕士学位论文(学历硕士)基于颜色滤波和距离测量的水声传感器网络移动节点定位MobileNodeLocalizationbasedonColorFilteringandDistanceMeasurementforUnderwaterAcousticSensorNetworks研究生姓名：高寒指导教师：陈嘉兴教授学科专业：软件工程研究方向：无线传感器网络定位论文开题日期：2015年4月16日二〇一六年三月二十日中图分类号：TP393密级：公开UDC：620学校代码：10094硕士学位论文(学历硕士)基

2、于颜色滤波和距离测量的水声传感器网络移动节点定位MobileNodeLocalizationbasedonColorFilteringandDistanceMeasurementforUnderwaterAcousticSensorNetworks作者姓名：高寒指导教师：陈嘉兴教授学科专业：软件工程研究方向：无线传感器网络定位论文开题日期：2015年4月16日I学位论文原削性声明本人所提交的学位论文《基于颜色滤波和距离测量的水声传感器网络移动节点定位》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何

3、其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中标明。本声明的法律后果由本人承担。於论文作者（签名指导教师确认：高＾（签名）２■年Ｃ月曰年ｒ月曰Ｘ？／（作学位论义版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权卿北师范大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或其它复制手段保！＾存、汇编学位论文。（保密的学位论文在年解密后适用本授权书）＼表終论文作者（

4、签名）：指导教师倦名：高喪）竹《年Ｃ月曰《年＾月曰＾摘要移动节点定位是当前水声传感器网络(UASNs)的关键技术之一，该论文对水声传感器网络的背景、国内外研究现状、体系结构、特点和应用领域进行了总结，并分析和介绍了一些已有的经典测距方法和移动节点定位算法。本文针对水声传感器网络的特点，提出了以下几种移动节点定位算法。(1)在现有的经典颜色定位算法的基础上提出了一种基于分层结构的新颜色滤波移动节点定位算法(ACFL)应用于水声传感器网络中。为了进一步提高定位精度，在此基础上又提出了一种基于投影距离的新颜色滤波移动节点定位算法(PCFL)应用于水声传感器网络

5、中。针对两种算法的不同之处，ACFL在定位过程中利用到达角度法(AOA)进行测距，移动节点与锚节点之间的直接距离在定位过程中被采用。PCFL在定位过程中同样也是利用到达角度法(AOA)进行测距，而利用了移动节点与锚节点之间的投影距离，改变了从三维到二维的距离测量。针对两种算法的相同之处，以上两种定位算法为定位移动节点将原有的二维颜色定位算法进行了改进并应用到水声传感器网络中。该论文提出了三维分层投影的网络模型，通过颜色序列滤波，利用局部采样滤波的思想，在移动节点与锚节点在移动节点所在平面投影点的通信范围的交叠区域内进行采样，通过比较样本点与移动节点之间的颜色(R

6、GB)差值序列，筛选样本点。利用移动节点与锚节点之间的距离比例因子计算移动节点的RGB序列值，利用锚节点与筛选出来的样本点之间的距离比例因子计算样本点的RGB序列值，进一步计算移动节点和样本点的RGB序列值，利用权重的方法计算移动节点的坐标。仿真结果表明，PCFL和ACFL具有良好的定位性能，并能及时定位移动节点，PCFL的平均定位误差与一种适用于UASNs的基于测距的移动节点定位算法(AnAnchor-FreeLocalizationAlgorithm，简称为AFLA)，的平均定位误差相比可以减少30.4%。(2)为了更进一步提高定位精度，本文又提出了一种TO

7、F测距、能量筛选的移动节点定位算法(ESDM-TOF)应用于水声传感器网络中。该算法在传统飞行时间(TOF)技术的基础上，引入比例因子做归一化处理，计算声信号的传播距离。此外，为了减少能量消耗，提高能量利用率，通过比较声信号传播过程中能量损失值大小，在移动节点的通信范围内选取至少四个任务锚节点用于定位移动节点。利用选出来的任务锚节点与移动节点构成四面体，采用海伦空间二乘法，利用移动节点与任务锚节点之间的几何关系，结III合平面方程和最小二乘法计算移动节点的坐标。通过仿真实验最终验证了新算法的定位性能以及定位精度的好坏。关键词：水声传感器网络；颜色序列值；移动节点

8、定位；海伦空间二乘法IV