无线传感器网络中非测距定位算法的研究

摘要

无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络中的各种监测信息,并对这些信息进行处理,从而获取详尽而准确的数据。目前,无线传感器网络已广泛应用于军事和民事的各个领域。节点定位是无线传感器网络应用的基础,离开了位置信息,传感器节点采集到的数据信息会变得毫无意义。因此,基于无线传感器网络节点定位技术的研究具有重要的意义。　　目前,无线传感器网络的节点定位算法主要分为两类:基于测距的(Range-based)定位算法和基于非测距的(Range-free)定位算法。Range-based定位算法通过某种测量技术得到未知节点与锚节点之间的位置关系,再执行三边测量法或三角测量法等几何方法得到未知节点的坐标。Range-free定位算法利用节点之间的连通关系估算出未知节点的位置。Range-free定位算法对硬件设施要求低,功耗小,更适合于无线传感器网络的应用环境。　　论文主要研究了Range-free定位算法,工作包括如下内容:　　(1)简要概述了无线传感器网络的特点、关键技术以及应用领域。针对节点定位技术,介绍了基于测距(Range-based)和基于非测距(Range-free)两类定位算法。　　(2)针对基于局部信息的Range-free定位算法,提出了基于扩充锚节点的改进算法。该算法将已经实现定位的未知节点升级为锚节点,进入下一轮的定位。通过仿真研究验证了该算法的定位性能,结果表明:基于扩充锚节点的改进算法在一定程度上提高了定位精度和定位覆盖率。　　(3)针对典型的Range-free定位算法:DV-HOP,提出了一种基于跳距投影联合双通信半径的DV-HOP改进算法。该算法提出采用功率控制和跳距投影的思想来修正未知节点与锚节点之间的跳距,利用泰勒级数展开方法对初始节点坐标进行循环迭代求精,从而提高节点定位精度。仿真试验结果表明:与传统DV-HOP算法相比,基于跳距投影联合双通信半径的DV-HOP改进算法定位精度高、稳定性好、对环境适应性强。

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第一章 绪论

§1.1 无线传感器网络概述

§1.2 节点定位技术概述

§1.3定位技术的国内外研究现状

§1.4 本文内容与结构

第二章 无线传感器网络节点自定位算法的综述

§2.1 定位技术相关概念及术语

§2.2 无线传感器网络节点自定位算法分类

§2.3 无线传感器网络节点定位算法性能评价标准

§2.4 算法性能比较

§2.5 本章小结

第三章 基于扩充锚节点的定位算法改进

§3.1 研究背景

§3.2 基于扩充锚节点的定位算法

§3.3 对Centroid定位算法的改进

§3.4 对Bounding-Box定位算法的改进

§3.5 对Grid-Scan定位算法的改进

§3.6 三种算法的仿真性能比较

§3.7 本章小结

第四章 基于功率控制的DV-HOP节点定位改进算法的研究

§4.1 DV-HOP定位算法

§4.2 基于功率控制的DV-HOP节点定位算法

§4.3 基于功率控制的改进算法仿真研究

§4.4 原始算法与改进算法对比仿真研究

§4.5 本章小结

第五章 跳距投影联合双通信半径的DV-HOP改进算法

§5.1 基于功率衰减的信号传输模型

§5.2 跳距投影算法的DV-HOP改进算法

§5.3 估计坐标循环迭代求精

§5.4跳距投影并双通信半径的DV-HOP改进算法

§5.5 仿真分析及结果

§5.6 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 论文总结

§6.2 展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士期间的主要研究成果