融合射频识别的无线传感网定位关键技术研究

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1、学校代码：10286分类号：TP212密级：公开UDC：621学号：149548融合射频识别的无线传感网定位关键技术研究研究生姓名：刘渊导师姓名：陈俊杰申请学位类别工学博士学位授予单位东南大学一级学科名称仪器科学与技术论文答辩日期2018年8月23日二级学科名称学位授予日期20年月日答辩委员会主席王汝传教授评阅人2018年8月24日博士学位论文融合射频识别的无线传感网定位关键技术研究专业名称：仪器科学与技术研究生姓名：刘渊导师姓名：陈俊杰本论文获国家“十二五”科技支撑计划“设施园艺环境调控配套装备

2、研制与产业化示范（项目编号：2014BAD08B03）”和江苏省社会发展项目“基于传感网的水位监测仪在城市暴雨积涝监测预警平台中的应用（项目编号：BE2013729）”资助。RESEARCHONKEYLOCALIZATIONTECHNOLOGIESINWIRELESSSENSORNETWORKSYNCRETIZINGRADIOFREQUENCYIDENTIFICATIONADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityBYLIUYuanSupervisedby

3、ProfessorCHENJun-jieSchoolofInstrumentandMeterEngineeringSoutheastUniversityAugust2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示

4、了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理

5、。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要人们对定位需求的与日俱增，使得定位应用已从最初的军事国防领域扩展到民用领域。定位技术作为获取监测目标位置信息的关键，在定位应用中起到至关重要的作用。射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一种典型的无线识别技术，常用于仓储物流、零售制造和食品溯源等目标识别与定位应用。但是，RFID的通信距离和定位精度有限，而蜂窝式的通信方式也限制了RFID的定位应用范围。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN

6、)是由大量传感器节点以多跳通信和自组织方式构成的无线网络，被广泛用于军事、工业监控、智能家居以及交通管理等诸多领域中，但当WSN仅用于定位应用时，系统的成本较高，同时还会造成一定程度的硬件资源、软件资源和信息资源的浪费。考虑到RFID和WSN技术在定位方面的优势，将RFID和WSN技术相融合，构建融合射频识别的无线传感网(WirelessSensorNetworkSyncretizingRadioFrequencyIdentification,WSID)，不仅可以发挥远距离无线通信和网络自组织的特

7、点，还能实现低能耗和低系统成本的目标精确定位。因此，WSID定位技术蕴藏巨大的潜力，具有重要的研究意义。本文以WSID网络定位理论为基础，从WSID网络在现代农业设施园艺温室环境、障碍物分布的室内环境以及复杂多变的室外环境的定位需求出发，针对WSID网络定位关键技术在非测距定位、稀疏分布网络以及能量异构网络中的定位问题展开研究。主要研究内容如下：（1）构建较为完整的WSID网络定位理论体系。基于已有RFID和WSN融合网络的研究基础，论文从理论基础、系统结构、节点构成、操作系统、通信协议、定位特性

8、、模型构建和典型技术等多个方面，构建了较为完整的WSID网络定位理论体系。对典型的基于测距和非基于测距的定位算法进行对比和评估。（2）研究距离矢量跳数(DistanceVector-Hop,DV-Hop)定位算法存在的测距误差大和适宜度函数评价效果差的问题。采用蝙蝠算法解决DV-Hop算法的多目标优化问题，提出基于蝙蝠算法的非测距定位(BatAlgorithm-basedDV-Hop,BDV-Hop)算法以及改进的基于蝙蝠算法的非测距定位(ImprovedBatAlgorithm-