基于非测距的无线网络定位理论与方法研究
| 项目名称： | 基于非测距的无线网络定位理论与方法研究 |
| 推荐单位： | 教育部 |
| 项目简介： | 本项目属于无线网络信息技术领域。随着信息技术向更广泛的互联互通和更全面的智能化方向发展，物理世界与数字世界无缝融合的需求越来越高，使得无线网络的规模不断增大，对网络自组织能力和移动特性的要求不断提高，如何在相应的计算环境中准确获取无线网络节点的位置信息成为至关重要但又非常困难的问题。 本项目在香港创新及科技基金、香港研究资助局、国家973和863计划、国家自然科学基金等多个项目支持下，开展了基于非测距的无线网络定位理论与方法的研究，探究了自组织传感网及物联网节点可定位性的判据，并率先设计和实现了基于无线射频识别技术以及无线多跳网络下的新型非测距定位算法，主要科学发现为： 1. 首次系统全面地提出了节点可定位性的定义，提出并证明了迄今为止无线网络节点可定位性最完备的充分和必要判据，使得量化衡量任意无线网络定位能力成为可能。冯·诺依曼理论奖获得者、斯坦福大学Yinyu Ye教授评价本研究为应用刚性理论研究传感器网络可定位性问题的代表性工作。相关专著已由斯普林格（Springer）出版。 2. 率先设计并实现了基于无线射频识别（RFID）技术的非测距定位系统LANDMARC。通过发掘RFID网络信号强度分布与环境相关性的规律，创新性地提出在线定位模式，保证了任意时刻动态环境下的定位精度。该成果发表在《ACM Wireless Networks》，论文单篇他引超过700次，并被斯坦福大学等40多所大学列为研究生课程材料。ACM Fellow、斯坦福大学无线传感网资深专家Leonidas Guibas教授评价本研究为"普适计算环境下定位的开创性工作之一"。 3. 提出了基于虚洞路由的非测距定位方法，解决了非测距定位方法在各向异性的网络中距离匹配失调的问题，实现了非测距定位方法在大规模自组织无线网络中的有效应用。研究成果发表在《IEEE/ACM Transactions on Networking》，法国国家信息与自动化研究所（INRIA）研究员Anne-Marie Kermarrec评价本工作“在位置评估的精确性和可扩展性之间达到了良好的平衡并节省了硬件成本”。 4. 在林业碳汇、煤矿安全监测、海洋感知的无线传感网应用中对上述成果进行实验验证，并结合真实环境部署无线传感网原型系统。已为林业应用部署了2000多节点，单汇聚点管辖超过500节点，无线自组织超过20跳，迄今连续运行超过20个月。哈佛大学教授Matt Welsh评价本系统为"近年来全世界最具有代表性的传感网系统之一"。 本项目共发表SCI收录论文94篇，SciVerse Scopus收录论文192篇，包括《IEEE/ACM Transactions on Networking》（5篇）、《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》（16篇）、《IEEE Transactions on Computers》（3篇）等学术期刊，以及ACM MobiCom（3篇）、IEEE INFOCOM（21篇）、IEEE ICDCS（11篇）等国际会议。SCI他引总数超过759次，Google Scholar中引用总数超过4800次。 本项目获得2010年度教育部自然科学奖一等奖。获得2007年香港信息及通讯科技奖之最佳创新及研究特等奖。 |
| 主要完成人： | 刘云浩 长期领导组织本项目的研究工作，确定总体研究方向和整体研究方案，为项目选题、立项、组织进行了大量调研及指导工作并直接参与到科技创造与技术发明的一线工作。是所有四个发现点的核心提出或建立者，是所有8篇代表性论著的主要完成人。在项目中，发现了无线网络节点可定位性（发现点1），提出并实现了基于无线射频识别技术的非测距定位系统LANDMARC（发现点2）、参与并指导了传感器网络中的非测距性定位方法设计（发现点3）、设计并参与了煤矿安全监测、海洋、林业碳汇无线传感原型系统部署（发现点4），引导项目始终沿着科学和机理的方向进展。该项目研究工作量占本人工作量的80%。 倪明选 本项目研究工作最早发起人和主要合作者之一，为项目组织进行了大量指导性工作，并直接参与到科技创造与技术发明工作。是代表性论著1-3,5的主要完成人。与项目其他主要完成人合作，在领导完成了基于无线射频识别技术的非测距定位系统LANDMARC（发现点2）、参与并指导了非测距无线传感器网络中的定位方法工作（发现点3）等方面做出创新性贡献，以丰富的科研经验引导项目科学和高效地进展。该项目研究工作量占本人工作量的80%。 李默 本项目研究工作的主要合作者之一，是代表性论著4、6和8的主要完成人。与项目其他主要完成人合作，创造性提出了一种在各向异性的传感器网络中利用常数量级的种子节点实现非测距的无线自组织节点定位的方法，并具体提出非测距的定位协议（发现点3）。直接参与世界上首个在矿井下部署传感器网络的工作，其中对定位技术的实际引用起到了非常重要的作用（发现点4）。该项目研究工作量占本人工作量的90%。 杨铮 本项目研究工作的主要合作者之一，是代表性论著8的主要完成人。与项目其他主要完成人合作，从事大量基础性研究工作，探索节点可定位性并在理论上证明了节点可定位性的充分和必要判据（发现点1）。作为主要成员参与了亚洲首个海洋生态环境监控传感网系统（OceanSense）和当前世界上最大规模的无线传感网系统(GreenOrbs）的研发、部署以及定位技术在其中的应用实践（发现点4）。该项目研究工作量占本人工作量的90%。 |
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