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题目:移动传感网络协同定位与地图创建的研究

关键词:移动传感网络,分布式,信念传播,协同自定位,地图创建

  摘要


随着传感器网络技术的发展和应用的普及,移动传感网络对环境进行探测的研究日趋火热,该领域的定位和地图创建技术是关键。单个移动传感器定位和地图创建已经不能满足应用要求,迫切需要针对多个移动传感器协同定位与地图创建进行研究。本论文主要研究移动传感网络协同定位与地图创建的方法,以提高移动传感网络协同定位和地图创建的准确性,鲁棒性与快速性。主要研究工作如下:
(1)总结了移动传感网络协同定位与地图创建方法中的关键问题以及国内外的研究现状和解决方案,并对该领域未来的应用方向和应用前景进行了展望。
(2)移动传感网络运动模型和观测模型的建模:根据传感网络节点间的测量和通信关系构造网络的拓扑结构,根据所选用的移动设备的运动机制和传感器的观测方式给出了移动传感网络的运动模型和观测模型, 提出了移动传感器网络SLAM问题中系统的状态方程。
(3)分布式协同自定位算法研究:在环境地图路标位置已知情况下,基于贝叶斯理论,将所求的移动传感网络的联合概率分布因式化为边缘概率分布乘积的形式,建立合理的因子图模型,为了分布式实现移动传感器网络的自定位,提出了基于因子图的混合动态信念传播算法,该算法将环形(球形)分布的变量节点消息用参数表示,考虑到系统的非高斯非线性,采用了粒子滤波的方式计算变量的信念。
(4)分布式SLAM算法研究:在环境地图路标位置未知情况下,通过传感网络运动轨迹和环境地图路标的条件独立性将其联合概率分布因式化并构建相应的因子图,为了提高定位精度,定义了消息传递矩阵及其更新规则,并基于动态混合信念传播算法完成SLAM问题的分布式实现。
(5)最后,文章对课题研究所取得的成果进行了总结,简要概括了主要工作,同时,对该领域未来的发展趋势、所面临的挑战及需要解决的问题做了展望。
本文从算法研究和具体实现两个方面,对移动传感网络协同定位和地图创建方法进行了深入研究,有若干的创新点。仿真和真实实验表明本文所提方法的有效性。