基于定向天线的移动无线传感器网络定位算法研究

摘要

随着传感技术、嵌入式技术、无线通信技术的快速发展，无线传感器网络技术已越来越多的应用于人们日常生活。定位技术是无线传感器网络关键技术之一。本文主要研究基于定向天线的移动无线传感器网络定位算法，本文主要工作如下：
　　（1）本文详细阐述了无线传感器网络的基础理论、常用的节点计算方法和定位算法的性能评价标准，对移动无线传感器网络定位算法进行了总结和归纳，分析了算法误差产生的原因。
　　（2）移动锚节点的移动路径规划在一定程度上会影响定位精度，因此，深入研究了节点移动模型和几种静态路径规划算法包括：Scan、Double Scan和 Hilbert模型，并且研究了各种模型的优点和缺点。并且，为了保证算法对比的公平性，仿真实验中提出了一种移动路径规划，以保证路径规划不会影响对比算法定位误差。
　　（3）研究了不同天线类型对定位误差的影响。分别对全向天线和定向天线算法进行了分析，总结了影响算法定位误差的因素。以Ssu定位算法为例详细分析了环境因素对全向天线的定位算法的影响，Ssu算法使用通信圆上的弦来完成定位，不规则环境下会影响弦的端点，从而影响定位精度；以BLI（the Border Line Intersection）算法为例研究和总结了使用定向天线定位算法的优点和缺点，分析了BLI算法的原理和造成定位误差的原因，使用一个定向天线边界的交点来替代整个相交区域，定位误差较大。
　　（4）在移动无线传感器网络定位中，由于全向天线信号容易受环境影响而造成定位误差较大。并且，现实中的定线天线主瓣宽度通常在60度到120度之间，定向天线的定位相交区域较大。本文提出了一种改进的基于定向天线的移动无线传感器网络定位算法（DADLP，Directional Antenna in Different Level of Power），使用一个带有单个定向天线的移动锚节点周期性广播辅助定位信息，未知节点接收到定位信号后，根据接收功率分为若干等级，进一步缩小定位估计区域。
　　（5）为了验证DADLP算法性能，本文对DADLP、Ssu、BLI、Abdi、GGDI（the Greatest Gain Direction line Intersection）和RROI（Radiate Region Of Intersection）移动锚节点算法进行了仿真实验，并且在Scan路径模型和DADLP算法移动路径模型下分别进行对比，仿真结果表明DADLP算法在两种路径模型下定位精度都明显高于其他几种算法，并且在规则和非规则模型下有更低的平均定位误差。

目录

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文内容及结构安排

第二章 移动节点定位算法研究

2.1 传感器节点基本计算方法

2.2节点运动模型

2.3 基于移动锚节点的节点定位算法

2.4 移动锚节点路径规划算法

2.5 基于两种天线的定位算法

2.6 典型算法分析

2.7 定位性能评价

2.8 本章小结

第三章 基于定向天线的移动无线传感器网络定位算法

3.1 DADLP算法

3.2 定位补充

3.3 复杂度分析

3.4 误差分析

3.5 本章小结

第四章 仿真实验与分析

4.1仿真环境及参数设定

4.2 Scan移动路径模型下仿真结果与分析

4.3 DADLP算法移动路径下仿真结果与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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