基于 DV-Hop的无线传感器网络定位算法研究

摘要

随着当今社会科技的飞速发展,无线传感器网络已经融入到人类日常生活和社会活动的各个领域。定位技术对无线传感器网络有着至关重要的作用,有了节点的位置信息后,可以开发出许多关于无线传感器网络的新应用。在无线传感器网络定位算法中,最常见的定位算法分类是根据是否需要测距,将算法分为基于测距(range-based)技术定位和无需测距(range-free)技术定位。由于无需测距定位算法所需硬件成本小,并易于实现,因此是研究重点和热点。
　　本文研究的主要内容是无需测距的DV-Hop算法。首先对DV-Hop算法原理进行分析,指出该算法中的缺陷所在,并对现有一些改进的DV-Hop算法进行分析研究。其次,针对经典DV-Hop算法中存在的定位误差大,锚节点比例较小时覆盖率低的缺陷,提出新的改进算法IDV-Hop(Improved DV-Hop)。
　　IDV-Hop算法的改进主要有三点：①修正平均跳距。用全网平均跳距和单个锚节点平均跳距的均值取代经典DV-Hop算法所计算的平均跳距,使得在网络分布不均的情况下,平均跳距的估算值既能反映全网络平均跳距的整体情况,也能反映单个锚节点所估计平均跳距的局部情况,这样计算出的平均跳距更为准确；②选取最优锚节点组合定位。锚节点的位置信息对最终未知节点的坐标计算影响是很大的。IDV-Hop算法则根据未知节点到锚节点连通度的不同,选取最优的三个锚节点组合对未知节点定位计算,使得对未知节点的坐标估算更加准确；③未知节点升级为辅助锚节点。锚节点的数量对网络覆盖率起着关键作用,IDV-Hop算法将未知节点优先级Pri值最大的节点升级为辅助锚节点。定位后的辅助锚节点连同本来锚节点再次广播信息,选出重新排序后的未知节点优先级Pri值最大的节点再次升级为辅助锚节点,如此循环,直到完成对所有未知节点的定位。这样锚节点能覆盖更多的未知节点,以此来提高网络中节点的覆盖率。本文最后用MATLAB软件对IDV-Hop算法进行仿真,并与原DV-Hop算法对比。仿真结果显示,本文的改进算法 IDV-Hop 在定位精度和覆盖率两个方面都要优于经典DV-Hop算法。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1本文的研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

1.4论文结构安排

第二章 无线传感器网络概述及定位技术

2.1无线传感器网络概述

2.2无线传感器网络定位技术

2.3本章小结

第三章 DV-Hop定位算法分析与研究

3.1 DV-Hop定位算法介绍

3.2 DV-Hop算法的缺陷分析

3.3目前已有改进DV-Hop算法研究

3.4本章小结

第四章 基于DV-Hop算法的改进研究

4.1修正平均跳距

4.2选取最优锚节点组合定位

4.3未知节点升级为辅助锚节点

4.4改进算法IDV-Hop的实现过程

4.5伪代码表示

4.6本章小结

第五章 仿真与性能分析

5.1仿真环境与参数设置

5.2 DV-Hop算法仿真分析

5.3改进算法IDV-Hop性能对比分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文工作总结

6.2不足与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢