基于WSN移动物体追踪与定位的研究

摘要

随着物联网的迅速发展，无线传感器网络（WSN）成为多学科交叉的新兴前沿研究热点技术，它综合了传感技术、嵌入式技术、无线通信和网络技术、分布式信息处理技术以及微电机技术等，具有低功耗、多节点分布式协作的特点。在国防军事、交通管理、医疗卫生和反恐抗灾等领域有着非常广阔的应用前景。因此对目标的定位与追踪是首要解决的问题。　　虽然目前的定位算法已经比较多，但都存在着很多缺陷，在基于测距的定位算法，需要较高的硬件要求，节点的能耗也较高。而距离无关的定位算法能满足大多数要求，本文重点研究了DV-Hop定位算法，针对该算法在估算平均每跳距离时存在较大的误差，提出一种跳距修正的加权定位算法；针对移动目标本文利用分簇算法思想解决了移动目标追踪问题，取得了较好的效果。　　本文探讨了大规模、自组织的无线传感器网络实现定位的问题，虽然一些定位策略已经应用到无线传感器网络中，尚未找到满足无线传感器网络的全部要求，受到定位精度、网络资源和算法的可扩展性等限制因素。针对DV-Hop定位算法的局限性，在计算未知节点与信标节点之间的估计距离时，用跳数乘以平均每跳距离来表示，提出了一种改进算法—WDV-Hop算法。主要创新在于结合了修正加权算法，不仅考虑到节点在平均每跳距离存在误差，还考虑到后期积累值增加，进行加权处理。仿真结果表明，改进后的算法对网络表现出良好的可靠性和鲁棒性，尤其在信标节点网络密度较低的情况下，WDV-Hop具有更为明显的可靠性。　　在研究移动目标追踪的过程中，为了使传感器网络具有更长的寿命，采用动态分簇算法，提出了基于动态分簇移动目标追踪算法。该算法合理利用网络节点的自组织性，只需要部分传感器节点工作，形成临时簇，最后通过簇头和汇聚节点的通信，把相关信息传输到监控电脑或设备上。仿真结果表明：该算法分簇比较稳定，具有合理的分簇结构，通过部分节点参与移动目标追踪，延长了网络寿命并提高了节点的能量利用率，在网络规模不是很大的情况下，具有良好的扩展性。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 课题的国内外现状

1.3本文的主要内容和结构

第二章 无线传感网络定位与追踪算法分析

2.1 定位算法研究

2.2无线传感器网络追踪算法分析

2.3本章小节

第三章 与距离无关的DV-Hop定位算法的改进

3.1 引言

3.2 DV-Hop定位算法描述

3.3 WDV-Hop算法

3.4 算法仿真与分析

3.5 本章小结

第四章 基于动态分簇的传感器网络移动目标追踪算法

4.1 背景知识

4.2基于动态分簇的移动目标追踪

4.3 仿真结果与分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果