论文题目：无线传感器网络在森林火灾监测中的应用研究
摘要：对森林火灾监测项目的研究既具有社会意义也具备生态效益。衡量目前采用的多种林火监测的方式方法,再结合林业信息化要求,本文开展基于无线传感器网络定位技术实现对森林火灾地点预警的研究工作。以森林防火安全为研究背景,以布设无线感知网络为信息获取的技术手段,研究快速有效的环境变量参数的分析与反馈方法。通过可视化系统的开发,辅助进行森林火灾预警并及时定位准确的失火地点,提高相关部门对森林资源火情处理的应急能力。其中的关键难题是:由于森林监测环境中无线传感器网络节点部署的随机性,使得确定节点精度位置存在较高难度。以解决这一难点问题为线索,本文的主要工作如下:（1）通过查阅大量文献与时事新闻、报刊等了解森林防火监测的主要方式与发展起源,以及未来的发展趋势。介绍了无线感知技术的组成、特点与应用领域。分析时下无线传感器网络定位技术的发展状况与研究的热点算法,选取经典的非基于测距定位方法DV-Hop模型应用于本文的森林火灾监测系统中。在工作进程中,分析该算法的主要优势以及影响定位准确性的主要因素,信标节点和未知节点代表的含义,完成对关键场景参数进行变化操作之后的仿真实验。（2）对经典DV-Hop模型的距离估计步骤提出两种改进策略,将节点间多跳传输路径分别建模为节点编号字符串和集合,基于字符串相似度因子及集合相似度因子确定最相似信标间路径,用于估计待求未知节点与信标之间的距离,以求达到提高距离估计精度的目的。对经典DV-Hop算法的位置计算步骤提出三种改进策略,将未知节点与多个信标节点之间的坐标与欧氏距离关系建模为非线性方程组,分别采用三种优化算法对未知节点已获得的初始位置进行优化,以求达到提高最终节点定位精度的目的。在MATLAB编程环境下对所提出的改进算法组合的定位优越性进行验证。（3）设计基于无线传感器网络信息处理实现的森林火灾监测原型系统,在系统中可以预览节点部署的总体概况、对比分析不同算法测距和定位的性能、对异常节点实现定位并将节点位置进行反馈、可以实现对节点的远程控制并实现传感器阈值的下发操作以及具体分析单个节点的数据接收与处理异常情况等。结合理论研究与仿真实验结果可以得出将无线传感器网络技术应用于对森林火灾定位监测项目是具有相当理论意义与良好应用前景的。
关键词：无线感知技术;火灾源定位;DV-Hop算法;智能优化算法
学科专业：安全工程（专业学位）
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外森林火灾监测研究现状与发展趋势
1.4 无线感知相关技术
1.4.1 论文涉及的传感器工作原理
1.4.2 无线传感器网络
1.5 无线传感器网络技术在森林火灾监测中的应用
1.6 本文章节安排
第2章 无线传感器网络定位技术
2.1 引言
2.2 无线传感器网络定位技术存在的难题
2.3 无线传感器网络定位技术的基本原理
2.1.1 节点间距离值的测量方法
2.1.2 实现节点定位的算法
2.1.3 智能优化算法
2.4 本章小结
第3章 基于DV-Hop改进的节点定位算法
3.1 经典DV-Hop算法
3.1.1 经典DV-Hop模型概述
3.1.2 经典DV-Hop方法缺点分析
3.1.3 经典DV-Hop模型既有的改进策略分析
3.1.4 DV-Hop定位算法在森林防火定位中的应用分析
3.2 本文对经典DV-Hop模型的改进
3.2.1 概述
3.2.2 相似路径匹配策略
3.2.3 节点位置优化策略
3.3 仿真实验对比
3.3.1 实验环境
3.3.2 实验结果与分析
3.4 本章小结
第4章 森林防火监测原型系统设计
4.1 监测区域内无线传感器网络的组成
4.2 系统设计的思路
4.3 森林防火监测系统模拟软件
4.3.1 软件功能的开发
4.3.2 软件功能模块展示
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢