摘要: 随着嵌入式计算、无线通信、分布式信息处理和微电子机械系统(MEMS)等技术的快速发展，具有感知、数据处理和无线通信能力的传感器以及由其构成的无线传感器网络技术逐渐兴起。由于传感器节点在布设时采取随机投放的方式，无线传感器网络中大多数节点... 展开 随着嵌入式计算、无线通信、分布式信息处理和微电子机械系统(MEMS)等技术的快速发展，具有感知、数据处理和无线通信能力的传感器以及由其构成的无线传感器网络技术逐渐兴起。由于传感器节点在布设时采取随机投放的方式，无线传感器网络中大多数节点位置不能事先确定，但对于很多应用，没有位置信息的监测消息是毫无意义的。因此，在传感器网络中，传感器节点的定位是各种应用的前提和基础。 本论文针对目前大多数传感器节点的定位研究都只局限于二维平面的情况，提出了一种面向三维空间的基于多面体质心的无线传感器网络自身定位算法。该算法针对三维空间环境下的无线传感器网络，从空间几何的角度出发，通过充分考虑实际的三维空间环境对传感器节点信号传输的影响，引入辅助三维坐标系，在可连通的传感器节点之间建立相应的空间几何关系，提出包含未知节点的不规则多面体构成方法；研究不规则多面体与平面多面体的映射关系以及三维空间映射误差模型与修正补偿算法，使平面多面体不仅包含传感器未知节点，而且可容易通过计算平面多面体的质心来估计未知节点的位置，从而减小定位算法计算量，节省网络能耗，提高定位精度。理论分析与仿真实验表明，该算法是一种完全基于网络连通性的分布式算法，算法设计简单，计算量小，节点间通信开销少，适合于各种规模的无线传感器网络的节点定位。 为了增强算法实用性，满足某些特定场合的高精度的定位需求，本论文在多面体质心定位基础上提出了一种改进的使用遗传算法优化多面体质心定位结果的方法。该方法通过建立节点定位相关的数学约束关系，将传感器节点定位问题转换成为函数极值的求解，然后引入遗传算法，在包含未知节点的不规则多面体内求解该数学约束关系实现定位，仿真试验证明，该方法有效的提高了多面体质心定位算法的定位精度，适合高精度的节点定位要求。 收起