多维标度定位及移动锚节点凸规划定位算法研究

摘要

在无线传感器网络应用中，环境科学、交通管理、医疗卫生、军事反恐、空间探测和灾害监测等，必须以知道信息的具体来源位置作为保障。因此，节点定位技术在无线传感器中占据着十分重要、不可或缺的地位。在实际的环境中，常常会遇到不规则的网络拓扑、复杂的传播环境、不均匀的节点部署等问题，这对定位算法的性能提出更高的要求。本文对已有定位算法进行研究分析，考虑已有算法的不足，针对定位算法在理想环境与非理想环境下的定位性能展开研究。通过理论性研究，本文提出了相应的改进算法，以满足于定位算法适用性要求。本文的主要工作如下：
　　1．针对经典多维标度定位算法MDS-MAP(C)以及移动锚节点凸规划定位算法展开研究，分析了原始算法的基本原理、定位性能等。
　　2.由于基于RSS的MDS-MAP(C)采用最短路径距离代替欧氏距离，并利用SVD分解求解节点位置，定位精度有待提高。本文针对MDS-MAP(C)算法的不足，提出了一种基于最短路径距离矩阵修正的MDS-DMC定位改进算法。算法通过启发性搜索来改善最短路径距离与欧氏距离之间的误差，并利用smacof算法代替SVD分解，提高了定位精度，并用提高对不规则网络的适应性。实验结果表明，改进算法比原算法具有更高的定位精度，并可以更好地适应不同的网络模型。
　　3．为了提高无线传感器网络的节点定位精度，对相关文献进行了研究，在移动锚节点凸规划定位算法的基础上提出了一种改进的移动锚节点凸规划定位算法。该算法对原始作了以下改进：利用正半定松弛方法扩大求解问题的可行域，以降低求解优化问题的计算复杂度；采用局部梯度下降法进行迭代优化来逼近最优估计，以提高优化问题的求解精度。实验结果表明，改进算法比原算法具有更高的定位精度，并可以更好地适应不同的网络规模。
　　综上，本论文围绕节点定位算法的定位性能对无线传感器网络典型算法展开了研究，提出了两个改进算法，并通过仿真实验进行验证。实验结果表明，提出的两个算法满足了精度高、复杂度低、效率高、成本低的实际需求。改进算法不仅具有重要的研究意义，更具有广泛的实际应用价值。

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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 本文主要工作

1.4 论文组织结构

第二章 无线传感器网络节点定位理论

2.1 定位技术概述

2.2 定位相关基本理论

2.3 常用定位技术

2.4 本章小结

第三章 节点定位算法

3.1 定位算法的分类

3.2 定位算法性能评价

3.3 典型的定位算法

3.4 本章小结

第四章 基于最短路径距离修正的多维标度定位算法

4.1 问题描述

4.2 改进的MDS-DMC算法

4.3 实验仿真

4.4 本章小结

第五章 改进的移动锚节点凸规划定位算法

5.1 算法模型

5.2 问题描述

5.3 改进凸规划定位算法

5.4 实验仿真

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果