水声传感器网络节点自定位的遗传算法优化研究.pdf

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1、第30卷第4期浙江海洋学院学报(自然科学版)Vol_3ONo．42011年7月JournalofZhejiangOceanuniversity(NaturalScience)July，2011文章编号：1008—830X(2011)04—0349—05水声传感器网络节点自定位的遗传算法优化研究谢远党-，徐荣伟2，张华(1．浙江海洋学院机电工程学院，浙江舟山316004；2．舟山万达船舶设计有限公司，浙江舟山316101)摘要：水声传感器网络节点自定位技术是传感器网络在海洋环境监测应用的基础。针对质心算法在随机分布中定位精度较低的缺点，采用信标节点与未知节点之间的距离作为约束，并对该

2、约束采用泰勒级数方式展开；由此建立相应的数学模型，通过遗传算法对该模型进行优化；此外，根据信号传播特点，采用的是等高线传输模型。仿真结果表明，该方法能够实现水声传感器网络未知节点的有效定位。关键词：水声传感器网络；遗传算法；节点自定位；泰勒级数中图分类号：TP301文献标识码：ANodeSelf-LocalizationofUnderwaterAcousticSensorNetworkbyGeneticAlgorithmOptimizationXIEYuan-dang，XURong-wei2,ZHANGHua(1．ElectricalandMechanicalEngineering

3、SchoolofZhejiangOceanUniversity，Zhoushan316004；2．ZhoushanWonderfulMarineDesignCoLtd，Zhoushan316101，China)Abstract：TheapplicationsinthemarineenvironmentalmonitoringiSbasedonthenodeself-localizationofunderwateracousticsensornetwork．TheconstraintofdistancebetweenbeaconnodesandunknownnodesiSusedTa

4、ylorseriesexpansion，becauseofalowerpositioningaccuracyinrandomdistributionofcentroidalgo-rithm．Geneticalgorithmisoptimizedthecorrespondingmathematicalmodel；inaddition，thetransmissionmodelcontouriSusedaccordingtothesignaltransmissioncharacteristics．Simulationresultsshowthatthemethodcanrealizeth

5、eunknownnodesofacousticsensornetworkeffectivelypositioning．Keywords：underwateracousticsensornetwork；geneticalgorithm；self-localization；Taylorseries无线传感器网络应用中，重要的是监测目标的具体位置，没有确切监测消息的位置没有任何意义。按照定位过程中是否需要测量节点之间的实际距离，把定位算法分为，基于距离的定位算法和距离无关的定位算法。距离无关的定位机制定位性能受环境因素的影响小，虽然定位的误差相应有所增加，但定位精度能够满足多数传感器网络

6、的应用要求，是目前大家普遍重点关注的定位机制【I-2】。质心算法是一种仅基于网络节点连通性的定位算法，定位精度取决于信标节点的密度和分布。许多人针对质心算法提出了改进，文献【3]中提出一种采用最小二乘原理构建的加权定位算法思路，该算法需要收稿日期：2011-04—03作者简介：谢远党(1975-)，男，浙江宁海人，实验师，硕士，研究方向：电气自动化控制．E-mail：ieyd168@163-c0350浙江海洋学院学报(自然科学版)第30卷测距误差的均方值；文献[1】提出一种密度自适应的HEAP算法，通过在信标节点密度低的区域增加新标节点，以提高定位的精度；文献[41q~提对距离无关

7、的几种定位机制进行了比较，信标节点密度的大小影响了定位精度的高低。陆地传感网一样，水下无线传感网中，节点的位置信息同样是数据采集必不可少的一部分。水声传感器网络是陆地无线传感器网络概念向水下应用的延伸，由多个传感器节点组成。1水声通信网络概述水声通信是利用声波在海水里传播实现的。基本工作原理是先将文字、语音、图像等信息转换成电信号，进行数字化处理，换能器又将电信号转换为声信号进行发送；声信号通过水介质，将信息传递到接收换能器，声信号转换成电信号，解码器将数字信息解码，