基于RSSI的无线传感器网络质心定位算法优化研究

摘要

近年来，随着无线通信技术、计算机技术和数字电子技术的高速进步，促进了无线传感器网络技术的产生和发展，在环境监测、交通管理、国防军事等领域都有着广泛的应用。节点定位问题是无线传感器网络技术中非常重要的一个环节，是进行目标追踪、识别、定位等众多应用的前提和基础。因此，研究高定位精度的节点定位算法具有非常重要的理论意义和应用价值。
　　本文针对现有的经典质心定位算法定位精度低以及锚节点比例过高的缺点，结合基于接收信号强度（RSSI）测距算法的优点，提出了改进的基于RSSI的迭代式加权质心定位算法，并对算法进行仿真实现。本文主要工作和创新点如下：
　　1.提出一种新的改进算法模型，提高节点定位精度并降低锚节点比例。首先，结合测距算法定位精度较高的优点，将基于RSSI的测距值作为权重引入质心算法，通过仿真实验探寻定位条件变化时权重的最优值，确定算法模型的合理权值。其次，引入迭代思想，将已经定位的未知节点升级为锚节点参与后续定位，有效降低网络锚节点比例。
　　2.采用测距校正和算法修正来提高定位精度。在改进算法中，采用三种措施来提升定位精度：首先，提出测距校正模型，以相互连通的锚节点间估算距离值和实际距离值之间的测距误差平均值为校正值，对相应区域内节点进行测距校正；其次，通过设置RSSI阀值约束来降低迭代运算带来的误差累加；最后，给出定位修正模型，以相互连通的锚节点间估算坐标和实际坐标间的定位误差平均值为校正值，对相应区域内节点定位误差进行补偿修正。
　　3.通过MATLAB仿真表明，相比较原有算法，改进算法在提高定位精度和降低锚节点比例两个定位性能上效果显著，尤其在应对复杂环境影响时，表现出更高的适应性和稳定性，验证了本文算法的优越性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 无线传感器网络

1.3 传感器节点定位技术研究现状

1.4 论文的研究思路和结构安排

第2章 无线传感器网络节点定位算法研究与分析

2.1 节点定位算法评价指标

2.2 基于测距的定位算法

2.3 基于非测距的定位算法

2.4 基于RSSI的质心定位算法

2.5 本章小结

第3章 基于RSSI的质心定位改进算法

3.1 问题描述

3.2 基于环境差异和网络拓扑结构的局部式测距校正

3.3 基于RSSI的迭代式加权质心算法模型改进与优化

3.4 迭代误差控制

3.5 算法误差修正策略

3.6 算法实现

3.7 改进算法与原有算法思路特点比较

3.8 本章小结

第4章 改进算法仿真与性能分析

4.1 算法的评价指标

4.2 仿真环境及步骤

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢