收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

物联网传感器的受限部署与数据采集关键技术研究

谢明山  
【摘要】:获取物理世界的信息是物联网所提供的各种应用和服务的基础。当前对于传感器感知问题的研究大部分是假设理想的部署环境或充足的传感器数量,而事实上物联网的很多应用中,传感器的感知能力、部署成本以及物理环境等因素造成物联网难以全面感知监测区域,传感器的部署和数据采集常常受到限制。针对传感器部署和数据采集受限条件下物联网感知能力提高进行研究,可以扩展物联网的应用范围,并成为近年来物联网领域研究的热点。本文以提高物联网在传感器部署和采集受限条件下优化物联网感知能力为目标,全面而系统地研究了物联网的传感器受限的部署优化和数据采集的一些关键问题。主体内容分为两个部分:传感器优化部署策略和数据采集关键技术。前者主要研究事件感知类监控网络的传感器优化部署和数据空间分析类传感网络的传感器稀疏部署;后者主要研究不完全采集的数据空间重构技术和广域监测区域中移动机器人数据采集技术。本文主要研究内容和贡献如下:第一,研究了面向事件感知传感器(如监控摄像头)不完全覆盖时的部署位置优化问题。针对监测区域环境复杂,监控对象的信息随空间位置变化频繁的场景。部署在监测区域的监控传感器数目是有限的或者是给定的条件下,为了提高事件的感知能力,本文提出权重感知的传感器不完全覆盖策略,将有限的感知设备集中部署在关键的位置。在这类物联网应用场景中,监测区域各个部分的权重计算是关键,本文将整个监测区域网格化,从感知网格的异常事件发生概率、异常事件影响度、异常事件容忍时间三方面融合计算感知网格的权重。为了方便计算与分析,本文提出拉锯映射方法对网格的权重进行计算。综合传感精度和覆盖率,结合感知网格的权重,提出了监测传感网络的感知可信度的模型,从而保证可靠且有效的感知到监测区域异常事件。第二,研究了有利于数据重构的传感器稀疏部署问题。针对广域监测区域中传感器感知范围不能完全覆盖监测区域,即监测区域的面积远远大于传感器感知面积,需要考虑传感器稀疏部署的传感器放置问题。本文充分利用监测区域物理量之间的空间相关性,提出了迭代四分格传感器稀疏部署算法。该方法有利于插值重构过程中重构精度的提高。实验表明当利用反距离插值重构数据空间时,本文所提的迭代四分格稀疏部署方法使得部署更加均匀化,具有较高的重构精度。第三,研究无线传感器网络不完全采集下的鲁棒性数据空间重构策略。针对监测区域中存在部分传感器数据丢失或失真情况下的重构未部署传感器区域的数据空间问题。由于监测的物理量存在空间关联性,本文利用距离非采集点最近的采集点的信息来重构非采集点的信息。传感网络通常部署在条件恶劣的环境中,信息丢失或者失真是不可避免的。本文利用神经网络的鲁棒性,提出学习算子的概念,将反距离插值算法融入BP人工神经网络,并利用反正切函数调和多个预测值,得到具有鲁棒性的数据重构方法。仿真实验表明本文所提算法比反距离插值算法具有较高的重构精度和较强的鲁棒性。第四,研究了能量和时间受限的移动采集问题。移动机器人采集数据时,机器人能量和执行任务的时间会受限。如何在机器人能量和时间受限条件下最大化采集信息量面临着技术挑战,本文提出能量和时间感知的移动采集策略,将能量和时间感知的移动采集转化成为一个多目标优化问题。采用极大极小法将多目标中的各个目标量进行标准化,从而把多目标融合成单目标问题进行优化求解。本文采用主流的粒子群优化算法进行采集路径的在线规划优化,改进粒子群优化算法,提出了融合认知的粒子群优化算法。为了获得较好的解空间,本文进一步研究了粒子的层层竞争机制,使得粒子群优化算法的搜索空间扩大,收敛较快。通过仿真实验,可以看出本文所提算法比现在主流的粒子群优化算法能获得较早的收敛和较宽的优化解空间,使得机器人在能量和时间受限条件下收集信息量大、遇障平均概率较小、行驶总路程较短。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前11条
1 朝暮;;将物联网植入城市生活[J];科学之友;2019年09期
2 侯远达;王敏;焦明;胡建军;;外军物联网建设对我军军交运输领域的启示[J];军事交通学院学报;2013年11期
3 郑昱;赵建萍;;物联网统一编码:立足顶层 兼容并蓄[J];中国自动识别技术;2014年01期
4 刘铭;柳青;董丙瑞;;论物联网技术在现代农业中的应用[J];南方农机;2017年03期
5 ;国家物联网产业示范基地——物联网特色小镇[J];杭州(我们);2015年12期
6 郑昱;;物联网:一个充满活力的市场[J];中国自动识别技术;2014年05期
7 赵云鹏;;基于物联网技术构建茶场种植监测系统[J];福建茶叶;2019年07期
8 李祯;;农业物联网技术与农业机械发展研究[J];湖北农机化;2019年20期
9 李伟;吴琼;;Dragonboard 410C开发板在物联网设计中的应用[J];数字技术与应用;2019年08期
10 庞朝霞;;农业物联网在蔬菜大棚中的应用[J];江西农业;2019年18期
11 ;2019世界物联网大会[J];中国会展(中国会议);2019年20期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范玉波;;产业融合理论与物联网的发展[A];加快转型发展 促进富民强省——山东省社会科学界2010年学术年会文集(上)[C];2010年
2 王星昌;;物联网技术革命与移动“大连接”战略发展研究[A];物联网与无线通信-2017年全国物联网技术与应用大会和2017年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2017年
3 寇立冬;周晶;孙喜民;张宾;;基于泛在物联网的智慧城市应用[A];生态互联 数字电力——2019电力行业信息化年会论文集[C];2019年
4 李媛红;;物联网团体标准探索与实践[A];第十六届中国标准化论坛论文集[C];2019年
5 张大鹏;张刘华;;建筑消防物联网技术应用研究初探[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年
6 朱飞勇;;基于物联网的消防安全工作实践与思考[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年
7 刘建国;毕晓华;;基于物联网的灾害现场内部环境监测及预警关键技术[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年
8 贾俊涛;;关于“智慧消防”建设的几点思考[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年
9 刘志勇;杨小华;李佩河;;门址数据应如何迎接物联网时代的到来[A];卫星导航产业机遇与挑战2010[C];2010年
10 杨婷婷;李晶晶;李丹;;探究“互联网+”时代物联网技术在沈阳智慧城市中的应用[A];第十五届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乔冠华;基于移动边缘计算的物联网资源管理策略研究[D];电子科技大学;2019年
2 陈俊晓;应用于自供电物联网节点的超低功耗片上电源管理关键技术研究与实现[D];浙江大学;2019年
3 郭龙华;新型物联网安全防护及服务优化关键技术研究[D];上海交通大学;2018年
4 张小红;物联网环境下露天文物健康风险评估方法研究[D];西安建筑科技大学;2016年
5 谢明山;物联网传感器的受限部署与数据采集关键技术研究[D];海南大学;2019年
6 易灵芝;基于物联网的铀尾矿库周边环境放射性污染智能监测方法与理论[D];南华大学;2018年
7 余昌盛;窄带物联网和双连接中资源管理关键技术研究[D];浙江工业大学;2017年
8 王平泉;基于行为特征的物联网服务生成与推荐关键技术研究[D];北京邮电大学;2018年
9 冯亮;基于物联网的再制造物流系统协同管理研究[D];西北工业大学;2017年
10 叶周景;基于路面振动物联网监测的车路综合信息获取技术[D];北京科技大学;2019年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄俊;面向大数据物联网的中间件技术[D];杭州电子科技大学;2019年
2 李石峰;基于嵌入式操作系统的物联网节点技术研究[D];西安电子科技大学;2018年
3 宋奕江;物流行业物联网技术用户采纳行为研究[D];华北水利水电大学;2019年
4 王康;物联网节点信息安全传输研究[D];安徽理工大学;2019年
5 刘超;基于IPv6的社区医疗物联网组件协同建模与验证[D];安徽师范大学;2019年
6 吕贵明;基于物联网技术的电子校徽系统设计与研究[D];吉林建筑大学;2019年
7 王翔;物联网环境下基于协同过滤的QoS预测方法研究[D];合肥工业大学;2019年
8 侯宁博;信息中心物联网安全组网机制的研究与实现[D];北京交通大学;2019年
9 李伟;农业物联网在黄河三角洲农高区推广应用研究[D];山东农业大学;2019年
10 李亚;药品信息公共环境物联网认证方案研究[D];华北电力大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报见习记者 赵利利;“连接”驱动物联网创新[N];中国科学报;2018年
2 本报记者 赵广立;扫除物联网发展障碍[N];中国科学报;2018年
3 本报记者 刘杨;力合微 聚焦物联网“最后1公里”[N];中国证券报;2019年
4 本报记者 周熙檀;物联网产业应加强顶层设计[N];中国科学报;2012年
5 本报记者 孙翔峰;移为通信董事长廖荣华:物联网应用处于初级阶段 5G将推动行业爆发[N];中国证券报;2019年
6 本报实习生 于思奇;物联网投资“外热内冷”[N];中国科学报;2012年
7 记者 田雪乔;扎实开展调控领域泛在电力物联网建设[N];国家电网报;2019年
8 ;引爆物联网新蓝海[N];中国企业报;2019年
9 本报记者 邱实;坚持实用实效 全面支撑泛在电力物联网建设[N];国家电网报;2019年
10 新甘肃·甘肃日报记者 徐俊勇;甘肃省7398栋高层建筑接入消防物联网[N];甘肃日报;2019年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978