无线传感器网络声目标定位中能耗控制技术研究

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2、公曰论文答辩曰期＿２＾＾年＿￡＿月＿￡＾曰学位援予日期乂巧月日论文评佣人女｜秘若欲碱疏句條凌约獻化或艇｜绛＾答巧委员会主巧杂載為年＾月曰／Ph.D.DissertationTheEnergy-EfficiencyTechnologyintheAcousticObjectTrackingbasedonWirelessSensorNetworkBy:ChengfangZhenSupervisor:WenyiLiuNorthUniversityofChina06/1/2016原创性声明：所呈交的学位论文本人郑重声明，

3、是本人在巧导教师的巧导下，独立进行研究所取得的成果？除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或窠体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出Ｓ要贡巧的个人和集体？本声明的法律巧任由本人，均已在文中议明痛方式标明承担。论文作者签名：端心日巧：ＭＳ丢。＾关于学位论文使用枚的说明、使用学位论文的规定！本人完全了解中北大学有关保宮，其中包括①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；②学校可Ｐ义采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文③学校可允许学；位论文被查巧或借阅ｉ④学校可＾乂学

4、术交流为目的，复制贿送和交换学位论文；⑤学校可Ｗ公布学位论文的全部或巧分内容（保密学位论文在解密后进守此规定。）０＞’化５、：如签名：日期导师签名含：么：ｆ日期无线传感器网络声目标定位中能耗控制技术研究摘要伴随着微电子机械系统、计算机、传感技术和人工智能等学科的飞速发展，无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）在新一代物联网技术和智能网络技术中发挥着不可忽视的推动作用。通过在指定区域配置具有自治能力的传感器节点，采用自组织、自适应和多跳协作的通信的方式实现网络通信和合作，来完成对目标的感

5、知、定位和跟踪，成为了目标定位领域的核心技术，从而在军事、民用和物联网行业得到了极其广泛的应用。但同时，因其节点自身所具有的通信能力、存储空间和供电能耗受限等制约，基于各个层面的无线传感器网络节能技术的研究层出不穷。本文根据某项目背景需求，首先自主设计了符合项目要求，具有传感定位功能的无线传感器节点及其阵列网络，之后分别从物理层、数据链路层、网络层，展开了对于节点能耗高效、智能化节能技术的深入研究。在上述问题的研究中，针对不同的应用需求，在无线传感器网络的硬件供电控制、按需同步机制、智能化休眠唤醒机制以及网络层数据命名网络定位方法等方面提出了具

6、有实际应用价值的系统改进算法，并通过一系列实验和计算机仿真对性能进行了验证和评估。主要研究工作如下：本文关注无线传感器网络的功能实现和节能技术，概括了无线传感器网络的国内外研究现状和意义，及其在各个领域的应用及其重要性，对现有的传感器网络的节能问题的各种解决方案做出了详细的分析和综述，从不同的网络层面概述了现有的节能技术的分类及特点，分析了他们的优缺点，解释了当前节能技术所面临的问题和挑战；硬件层面的微观设计从两方面来实现，首先是根据项目背景需求量身定制了能够完成各种节能协议、数据采集和定位功能的高智能化、高精度、高集成度和具有可扩展性的声传感

7、器节点，在电源控制和休眠唤醒状态切换方面的独特设计使得节点性能突出且实用性强；其次，在前期项目研究的基础上，对原有的四元阵列做出了改进，提出了六元正四棱锥结构的网络拓扑结构，并设计了基于此结构的定位算法。两方面的设计和实现，为后期的节能协议的实施提供了平台；节点之间的时钟同步实现是基于参考广播同步协议的一种量身改进，根据节点硬件结构，采用FPGA进行时间戳采集，提出了按需参考广播同步协议，在同步机制和时间漂移方面做出了改进，改进后的协议在缩小了同步协议开销的基础上提高了同步精度，并被实验证明；实现了基于节点分类的动态休眠唤醒调度机制，降低了传感

8、器节点在空闲监听时的额外能耗支出，采用了对于节点监听和转发的功能分类，并实现了周期性的休眠调度，有限竞争，条件应答，快速发送，送完休眠的调度机制灵活而