基于节点移动性的水下无线传感器网络定位技术的研究

摘要

传统的水下无线传感器网络的节点定位大多数是基于静态节点的定位。然而，在真实的水环境中，传感器节点很容易受到水体流动、水下扰动及水生动物触碰引发移动，当这些节点移动至脱离参考节点的通信范围时，将无法借助于参考节点来实施对自身的定位，这种节点就成为了孤立节点。
　　为了解决孤立节点问题，本文提出了一种基于直线拟合的UWSN多级定位方法，其主体思想是考虑将参考节点与普通节点之间的其他节点作为路由节点，这些路由节点可以转发来自参考节点的数据给普通节点。参考节点信息的转发路径不止一条，可以使用贪心法从众多路径中选取一条转发次数最少的记录写入路由表中；然后，根据路由表将这条折线形的路径采用余弦定理递归的算法拟合成直线距离，这条直线距离就是近似的参考节点与普通节点之间的距离；最后，利用三边测量法对普通节点实施定位。仿真结果表明拟合直线后的定位算法精度更高。
　　在文章的最后实现了一个简单的基于ZigBee技术的传感器节点定位原型系统，通过在传感器节点芯片上下载Z-Stack协议栈代码，节点间就可以使用射频进行通信，再结合定位算法就可以实现对传感器节点的定位。最后，文章统计了原型系统中节点的定位平均精度。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1水下无线传感器网络概述

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容及贡献

1.4文章组织结构

第二章 UWSN定位技术的相关研究

2.1 Range-Based和Range-Free方法

2.2分布式定位和集中式定位

2.3解决孤立节点问题的定位方法

2.4本章小结

第三章 基于直线拟合的UWSN多级定位算法

3.1 引言

3.2 算法详细设计

3.3 误差分析

3.4 仿真与分析

3.5本章小结

第四章 原型系统

4.1 ZigBee定位系统介绍

4.2定位系统实现

4.3 定位系统演示

4.4 实验结果分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢