基于无线传感器网络的移动智能雷定位与覆盖修复问题的研究

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信息技术的飞速发展使得现代战场呈现出翻天覆地的变化。地雷,作为一种传统的防御型武器,在这场军事变革中获得了新生。以网络化、智能化为特点的现代雷场系统一经出现就成为各国研究的热点。对基于无线传感器网络的移动智能雷系统的研究主要集中在节点定位和雷场的覆盖修复问题上。节点的定位是雷场协同作战的前提和保障,精确的定位对实现雷场的阵型布设和对入侵目标的监测打击十分有利。覆盖修复则直接关系到雷场对目标区域的封锁质量和系统的生命周期,具有重要的战术意义。本文正是针对移动智能雷系统的定位与覆盖修复两大问题进行研究。深入调研了国内外网络化智能雷场的研究现状,对基于无线传感器网络的节点定位方法和覆盖技术进行了详细的对比介绍,确定了基于接收信号强度(Received Signal Strength Indication,RSSI)测距的节点定位算法和网格划分的雷场覆盖策略。本文首先完成了以CC2430/CC2431为核心的节点硬件电路设计,为后续研究工作提供保障。在定位问题上,通过比较确定了基于对数正态阴影的无线电信号传输基本模型,选用卡尔曼滤波算法对RSSI实验数据进行处理,得到具体的模型参数。在此基础上,通过定位实验,指出了传统的基于距离加权的三角形质心定位算法存在的三点不足,并提出了一种以重叠区域面积为权值的定位算法,利用MATLAB仿真实验证实了改进算法的优越性。在对覆盖修复问题的研究中,根据移动智能雷场的实际工作过程,首先介绍了常用的网格划分方法,并从降低能耗的角度给出了具体的雷场网格覆盖形成算法。然后采用分布式信息融合的拓扑结构,提出了一种以邻居节点阀值作为判断标准的分布式雷场缺口信息融合算法。接着针对雷场中出现矩形缺口的情况,设计了依据雷场受损程度的网格化修复算法。最后在MFC平台下完成了仿真应用程序的编写,证实了上述算法的可行性与合理性。
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