基于无线传感网络大气污染源定位算法的应用研究

发布时间：2017-03-19 23:11

  本文关键词：基于无线传感网络大气污染源定位算法的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的快速发展,我国的环境污染问题日益突出,特别是近几年连续的雾霾天气,严重影响着人们的身体健康和生活,引发人们对大气污染问题的高度重视,加强对环境的监测和污染的治理变得尤为重要。因此,本文旨在研究基于无线传感网络的大气污染源追踪定位算法,以期达到对大气污染源的有效监测和治理的目的。结合无线传感网络的特点,研究了三维空间中高架污染源的扩散形状特征,设计出了一种适合于三维空间中高架源污染物追踪的基于浓度的四向立体追踪算法,该算法采用了边追踪边修正前进方向的策略,根据追踪过程中采集到的浓度信息,随时选择行进方向,具有较强的追踪灵活性。之后,对算法进行了改进,选用风向和污染物浓度双重信息作为追踪依据,有效地避免了智能移动传感器在追踪过程中的方向迷失或迂回绕圈的问题,提高了追踪效率和成功率。针对自然界中很多生物能够根据信息素快速找到目标的特性,又模仿飞蛾寻找配偶的行为,构建了基于仿生嗅觉的空间大气污染源追踪算法,采用面、线结合的搜索方式搜寻定位污染源。根据污染物扩散模型特征,确定首个搜索斜面,追踪得到该斜面上浓度最高点,然后在此点处转换行进方向,采用水平直线的追寻方式,追踪到下一个斜面,依此重复,得到污染源点。通过Matlab仿真,验证了算法具有较高的追踪效率和成功率。本文对所构建的基于浓度及风向的四向立体追踪算法和基于仿生嗅觉的空间大气污染源追踪算法的追踪效率和成功率进行了仿真比较,数据表明基于仿生嗅觉的空间大气污染源追踪算法在追踪效率和成功率上都略占优势,更具参考价值。
【关键词】：无线传感网络 大气污染源 扩散模型 追踪定位 算法
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 课题研究现状10-13
• 1.2.1 大气污染国内外研究现状10-11
• 1.2.2 大气污染源定位国内外研究现状11-12
• 1.2.3 基于无线传感网络大气污染源定位算法国内外研究现状12-13
• 1.3 论文的主要工作13-14
• 1.4 本文的组织结构14-15
• 第2章 基于无线传感网络智能飞行器空间定位原理15-24
• 2.1 ZIGBEE无线传感器网络特点与结构15-16
• 2.2 智能飞行器空间定位算法16-20
• 2.2.1 定位算法类型17-18
• 2.2.2 定位算法的原理18
• 2.2.3 典型二维定位算法18-20
• 2.3 智能飞行器空间定位三维定位算法20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 基于浓度及风向的四向立体追踪污染源算法24-36
• 3.1 四向立体追踪算法24-26
• 3.1.1 二维平面追踪24-25
• 3.1.2 三维平面追踪25
• 3.1.3 基于浓度的四向立体追踪25-26
• 3.1.4 基于浓度及风向的四向立体追踪算法26
• 3.2 追踪停止条件设置26-27
• 3.3 大气污染源扩散和定位理论27-31
• 3.3.1 气体扩散研究方法27
• 3.3.2 典型大气污染源扩散模型27-28
• 3.3.3 连续高架点源高斯扩散模型28-29
• 3.3.4 高架源污染物浓度分布29-31
• 3.4 大气污染源预估定位方法31
• 3.5 四向立体追踪算法仿真31-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 基于仿生嗅觉的空间大气污染源追踪算法36-47
• 4.1 基于仿生嗅觉的空间大气污染源追踪算法的研究36-40
• 4.1.1 基于仿生嗅觉地面大气污染源追踪算法36
• 4.1.2 基于仿生嗅觉空间大气污染源追踪算法36-39
• 4.1.3 追踪流程及仿真算法39-40
• 4.2 APTBS算法仿真及结果分析40-46
• 4.2.1 首个追踪斜面上仿真实验40-42
• 4.2.2 算法追踪耗时和成功率42-43
• 4.2.3 算法追踪效率比较43-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 结论与展望47-49
• 5.1 结论47
• 5.2 展望47-49
• 参考文献49-52
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果52-53
• 致谢53

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