无线节点定位算法研究硕论 - 图文

无线节点定位算法研究

摘要

无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界有机的联系起来，改变了人类与自然界的交互方式，实现了一种新的感知自然界的方式，被认为是能对21世纪产生巨大影响力的技术之一。在无线传感器网络的各种应用中，节点定位都有着十分重要的价值，然而，传感器网络规模通常比较大，给网络中所有节点均安装GPS收发器或者人工配置节点位置会受到成本、功耗、效率等问题的限制，因此必须采用一定的机制实现无线传感器网络的自身定位，本文基于这一背景进行了无线传感网络中无线节点定位算法分析，主要进行了以下研究内容：首先探讨了几种经典的无线节点定位算法，然后针对DV-Hop算法进行了基于粒子群优化算法的改进研究中，并给出了粒子群改进算法的技术仿真和性能分析。仿真分析表明，改进算法在精度上有了一定提高，能够满足大部分节点定位精度的需求。

关键词：无线传感器；定位算法；DV-Hop算法；粒子群优化算法

Abstract

Wireless sensor networks (WSNs) linking to the physical world organic logically and objectively, changing the way humans interact with the natural world, enabling a new way of perception of nature，is considered to be one of the technologies of the

21st century to make a big impact. In all these WSNs' applications, node localization is of extreme importance .However, the scale of WSNs is usually too large ,it’s impossible to make the all node are installed GPS sender and receiver, or to configuration node location artificially, because of the limit of cost, power, and efficiency. Therefore we must use some algorithms to achieve the self-positioning of WSNs. Basing on this background, this article makes some analyses on WSNs self-positioning algorithm analysis, and focuses on the following research contents: we discusses some classic WSNs positioning algorithms. And basing on the Particle Swarm Optimization algorithm, we improve the DV-Hop algorithm and make some simulation analyses and performance analyses. The analyses indicate that the proved algorithm makes some progresses on localization accuracy and satisfies most location requirements in WSNs.

key words: wireless sensor positioning algorithm DV-Hop algorithm Particle Swarm Optimization algorithm

目录

无线节点定位算法研究........................................................................................ 1

摘要........................................................................................................................ 1 Abstract .................................................................................................................. 1 目录........................................................................................................................ 2 第一章 绪论........................................................................ 错误！未定义书签。

1.1研究背景和意义................................................... 错误！未定义书签。 1.2 国内外研究概述 .................................................. 错误！未定义书签。 1.3无线传感器网络的体系结构及特点 ................... 错误！未定义书签。 1.4无线传感器网络的主要应用 ............................... 错误！未定义书签。 1.5节点定位技术及其意义 ....................................... 错误！未定义书签。 第二章无线传感器网络定位技术综述.............................. 错误！未定义书签。

2.1概念和术语 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.2 与距离有关的定位算法分析 .............................. 错误！未定义书签。

2.2.1 基于测距的定位方法 ............................... 错误！未定义书签。 2.2.2 到达时间（TOA）定位法法 ..................... 错误！未定义书签。 2.2.3 时间差（TDOA）定位法 .......................... 错误！未定义书签。 2.3 与距离无关的定位算法分析 .............................. 错误！未定义书签。

2.3.1 质心算法 ................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 DV-Hop算法 ............................................... 错误！未定义书签。 2.4小结 ....................................................................... 错误！未定义书签。 第四章 DV-Hop算法改进的定位技术 .............................. 错误！未定义书签。

4.1 DV-Hop算法的缺陷 ............................................. 错误！未定义书签。 4.2 DV-Hop算法的改进 ............................................. 错误！未定义书签。

4.2.1 DV-Hop算法的距离误差校正 ................... 错误！未定义书签。 4.2.2 MIN-MAX方法与加权最小二乘法的结合 错误！未定义书签。 4.2.3 改进算法的流程图 ................................... 错误！未定义书签。 4.3 DV-Hop算法流程图 ..................................... 错误！未定义书签。 4.4DV-Hop算法仿真结果分析 .................................. 错误！未定义书签。

4.4.1 仿真设计 ................................................... 错误！未定义书签。 4.4.2 DV-Hop算法仿真程序 .............................. 错误！未定义书签。 4.4.3 仿真结果分析 ........................................... 错误！未定义书签。 4 .5算法改进对比 ....................................................... 错误！未定义书签。

4.5.1 节点位置对比 ........................................... 错误！未定义书签。 4.5.2 平均定位误差对比 ................................... 错误！未定义书签。 4.6 本章小结 .............................................................. 错误！未定义书签。 第五章 总结和展望............................................................ 错误！未定义书签。

5.1 总结 ...................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献：.......................................................................................................... 42 致 谢.................................................................................................................. 47 作者在学期间取得的学术成果.......................................................................... 48

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

随着科学不断进步，其为发展微型传感器节点提供了技术支持。微型传感器

因其成本投入低，能量消耗低，占用空间小的特点而受到青睐，除此以外，微型传感节点具有信息感知、数据处理和无线通信等功能[1-3]。目前，研究人员从事与其相关技术的研究并取得不错的成绩，而这些成绩的取得也进一步促进微型传感器节点的发展。同时这些技术的出现也使得建立无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）成为可能。无线传感器网络同传统传感器网络获取及处理信息的方式不同，它不再需要固定的网络基础设备，同时它与传感器传统相比，它具有获取信息速度更快，使用寿命更长等优点。其主要适合应用于不适于人员值守的环境，或是对人体有害的环境。尤其在战场监视、环境监测、医疗、空间探索和抢险救灾等特殊领域有着广阔的应用前景。只要在整个区域内覆盖大量的大量无线传感器节点，并可以对该区域内的所有感知对象进行监测，并将采集到的有关监控对象的信息传感数据，传送到基站，在这里将对信息进行相关处理然后传送给用户终端。无线传感器网络打破传统通信的方式，它将自然信息与逻辑信息进行交汇建立起了两者的联系。它提供了一种新型的可以感知自然界的方式，因而被认为是改变世界的一项伟大技术，同时其吸引个各个领域研究人员的目光，并进行相关课题的研究，其中许多研究学者都侧重研究无线传感器网络的定位技术。定位技术处于整个网络的核心位置。首先我们应当说明的是无论利用无线传感器网络进行何种应用，其节点的感知数据同位置有密切联系必，如果没有获得位置信息，则感知到的数据也就没有存在的实际意义了。除此以外，利用定位技术获取位置信息可以有效使提高路由效率，同时节省能量，加强整个网络的安全性稳定性。但是，传感器网络中有大量的节点给每个节点均配置GPS收发器或者利用人工配置节点位置都是回到种种条件的制约。基于上述情景，应当研制出方法可以让无线传感器网络节点实行自动定位，这就是所谓的无线传感器网络节点的定位技术研究。基于以上原因，研究与发展无线传感器网络的定位技术是十分必要的，许多研究人员已经投身于这一课题的研究

[16-20]

。本文中主要

针对静态无线传感器网络模型的定位精度、定位覆盖率、以及算法可扩展性进行研究，并以此为基础，然后根据不同网络模型特点研究与其相适应的定位技术及相关问题。

百度搜索“70edu”或“70教育网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，70教育网，提供经典教育范文无线节点定位算法研究硕论 - 图文在线全文阅读。