不规则无线电和故障节点情况下的工业传感网络定位研究

摘要

无线传感器网络是通过短距离无线通信方式自组织形成的网络，它包含有大规模的成本低廉的传感器节点，能够对网络区域内监测目标的信息进行实时的感知、采集和处理。无线传感器网络依靠整体的协同工作实现感知监测功能，它的监测精度较高、容错性较强、易于部署，它作为一种高效便捷的信息获取方式已被广泛的应用在军事作战、环境保护、智慧城市等各个领域。
　　定位技术是无线传感器网络最关键的技术之一，也是无线传感器网络广泛应用的基础。在实际应用中，由于会受到现实环境下的无线电不规则特性以及节点故障的影响，网络的连通和覆盖会被极大的削弱，定位过程无法正常准确地进行，定位精度会极大的下降甚至于无法通过定位获取节点的位置信息，如何提出有效的能够不受现实环境中的不规则无线电以及故障节点影响的定位方案对未知节点进行定位显得很有必要。因此，本文以传统的DV-Hop定位算法及其优化作为研究的重点，提出了一种不规则无线电的故障节点模型，并在一个由Java编写的开源的无线传感器网络仿真与可视化软件NetTopo上深入研究了不同的定位算法在无线电不规则以及节点故障时的网络连通与覆盖情形以及定位精度,本文的研究工作为今后在不损失定位精度和最大程度的减小网络开销的条件下设计更加科学的算法以及合理选择网络参数进行网络部署提供了重要参考。
　　本文的主要工作内容如下：
　　1.在第二章中简单的介绍了无线传感器网络，并对工业无线传感器网络进行了概述。
　　2.在第三章中对传统的分布式非测距DV-Hop定位算法进行了深入的研究，并在一种由Java编写的开源的无线传感器网络仿真与可视化软件NetTopo上仿真模拟了原始的DV-Hop定位算法以及两种改进的DV-Hop定位算法，同时通过仿真实验结果对比了在理想条件下这三种不同的定位算法的定位性能。
　　3.在第四章中，针对实际环境下普遍存在的无线电不规则特性和节点故障引起的定位精度不高的问题进行了深入的研究，提出了一个不规则无线电的故障节点模型，该模型能够真实的反应实际环境中的无线电不规则特性和节点故障的情形。在本章中，我们首先仿真实现了不同的无线电不规则程度下网络的连通与覆盖情形，接着，针对真实环境下无线传感器网络中可能会出现锚节点和未知节点同时失效后导致无线传感器网络的定位覆盖率和定位精确度降低，无法及时有效的报告监测对象的位置的问题，本文在仿真实验中对部署区域的所有传感器节点按照一定的比例随机的进行失效处理，研究了不同失效比例下的网络连通与覆盖情形。最后综合考虑了不规则无线电的故障节点模型对网络连通与覆盖的共同影响。
　　4.在第五章中针对第四章提出的模型进行了大量的仿真实验。首先通过实验获得的数据对比了不同的定位算法在不同的无线电不规则程度下各自的定位误差，接着比较了不同的定位算法在不同的节点故障比例下的定位误差，最后深入研究了不同的无线电不规则程度以及节点故障比例对三种定位算法的共同影响。本文的研究内容为今后在不损失定位精度和最大程度的减小网络消耗的条件下设计更加合理的算法以及科学选择网络参数进行网络部署提供了重要参考。
　　5.在第六章中对本文所做的研究工作进行了简单的总结，并对接下来研究工作的方向和思路展开了规划和安排。

目录

第一个书签之前

OLE_LINK4

OLE_LINK11