无线传感器网络同心锚信标定位算法的研究

摘要

无线传感器网络是由部署在监测区域的大量廉价的微型传感器节点组成的，且由无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，它的目的是对网络覆盖区域内的感知对象进行实时的感知、采集和处理信息，并将信息发送给该网络的观察者，具有极其宽广的应用前景，是目前通信网络领域的研究热点之一。随着传感器的广泛应用，位置信息对于传感器节点监测活动愈发重要，传感器节点必须明确自身的位置才能详细说明“在什么位置或区域发生了什么特定事件”，实现对外部目标的定位和追踪。
　　 本文首先介绍了现有的关于无线传感器网络的定位算法，并对于各个定位算法的理论原理进行了描述。其次提出了将不同功率等级应用于无线传感器网络定位中的锚节点的同心锚信标(CAB)定位算法，该算法是利用信标信号的传输功率和传播距离之间的关系来实现节点的定位。本文分析了锚节点功率配置的原理，重点深入研究了结合功率配置的锚节点定位算法的理论原理和基本思想。该算法通过计算信标信号覆盖区域内的有效交叉节点的重心来确定未知节点的位置，而且网络中普通的传感器节点之间不需要交互信息，只需要采集相邻锚节点信息即可，这样能够减少传感器节点的能量消耗，提高网络的能量效率，延长网络的生存周期。
　　 最后，通过Matlab仿真实验，我们对同心锚信标(CAB)定位算法进行了性能评估，并与之前的基于无测距的定位算法的性能作比较。实验结果表明，和其他的基于无测距的定位算法相比，同心锚信标(CAB)定位算法的精确度比较高，且在能量消耗量上也比较小。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文组织

第二章 无线传感器网络节点定位算法

2.1 无线传感器网络概况

2.1.1 WSN结构

2.1.2 无线传感器网络的通信体系

2.1.3 无线传感器网络特点

2.2 WSN定位简介

2.2.1 WSN的定位技术分类

2.2.2 WSN定位的性能指标

2.3 基于测距的定位算法

2.3.1 到达时间(TOA)的定位算法

2.3.2 到达角度(AOA)的定位算法

2.3.3 到达时间差(TDOA)的定位算法

2.3.4 基于接收信号强度(RSSI)的定位算法

2.4 节点位置计算的主要方法

2.4.1 三边测量法

2.4.2 三角测量法

2.4.3 多边测量法

2.5 基于无测距的定位算法

2.5.1 质心算法

2.5.2 近似三角形内点测试法

2.5.3 DV-Hop算法

2.5.4 无形定位算法

2.6 本章小结

第三章 同心锚信标定位算法

3.1 同心锚信标定位算法简述

3.1.1 CAB算法的原理模型

3.1.2 CAB定位算法的分类

3.1.3 CAB定位算法

3.2 CAB定位算法的功率等级

3.3 本章小结

第四章 仿真实验

4.1 CAB性能仿真实验

4.2 无测距定位算法性能比较

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢