无线传感器网络自身定位算法研究

论文摘要

无线传感器网络（WSN）综合了微机电技术、感知技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理,并将信息传送到用户。它是一种全新的信息获取和处理技术。无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,在许多领域有着广泛的应用。定位技术是无线传感器网络的重要支撑技术之一,是传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提。随着对无线传感器网络研究的不断深入,节点定位问题显得尤为重要。节点定位问题就是根据少数已知位置的节点,按照某种定位机制确定未知节点自身的位置,定位的基本方法是部署少量已知自身位置的参考节点,其他未知自身位置的节点能够通过测量与参考节点的距离、角度、或根据相对位置关系、网络连通性等进行计算后,得出自身的位置。目前,定位技术依然存在许多不足,如易受环境的影响,算法复杂度高,能耗大,不适用于移动节点等。本文首先介绍了无线传感器网络的基本概念,接下来介绍了无线传感器网络自身定位系统的性能评价指标和分类方法,并对现有的典型算法和系统的基本原理、特征进行了详细的讨论。对基于测距的DV-Distance定位算法和改进的DV-Distance差分定位算法的误差及产生原因进行了分析,提出了一种新的基于单位距离的DV-Distance差分定位算法,使得定位精度得到了提高。本文使用C#编程,实现了节点随机分布,并用实验测试了本文算法的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 应用前景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 本文的组织结构
• 2 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络简介
• 2.2 无线传感器网络体系结构
• 2.2.1 无线传感器网络结构
• 2.2.2 无线传感器网络节点结构
• 2.2.3 无线传感器网络协议栈
• 2.3 无线传感器网络的特点
• 2.4 传感器网络面临的挑战
• 2.5 无线传感器网络的支撑技术
• 3 无线传感器网络自身定位系统和算法
• 3.1 传感器节点定位技术的基本概念和定位算法
• 3.1.1 基本概念和术语
• 3.1.2 节点间距离（或角度）的测量方法
• 3.1.3 计算未知节点位置坐标的基本方法
• 3.2 定位算法分类
• 3.2.1 基于测距的定位算法和非基于测距的定位算法
• 3.2.2 细粒度定位算法和粗粒度定位算法
• 3.2.3 基于信标节点的定位算法和非基于信标节点的定位算法
• 3.2.4 递增式定位算法和并发式定位算法
• 3.2.5 紧密耦合与松散耦合
• 3.3 无线传感器网络自身定位系统和算法的性能评价
• 3.4 典型的定位系统和算法
• 3.4.1 RADAR系统
• 3.4.2 APS算法
• 3.4.3 APIT算法
• 3.4.4 AHLos系统
• 3.4.5 N-hop multilateration primitive定位算法
• 3.4.6 Amorphous定位算法
• 3.4.7 质心算法
• 3.4.8 Cooperative ranging和Two-Phase positioning定位算法
• 3.4.9 Generic Localized Algorithms
• 3.4.10 DPE定位算法
• 3.4.11 基于测距的协作定位策略
• 3.4.12 MAP算法
• 4 基于单位距离的 DV-Distance差分定位算法
• 4.1 DV-Distance定位算法
• 4.2 DV-Distance差分定位算法
• 4.3 DV-Distance差分定位算法问题的提出及改进
• 4.4 一种基于单位距离的DV-Distance差分定位算法
• 5 实验和结果
• 5.1 实验环境
• 5.2 实验目的
• 5.3 实验内容和结果
• 5.4 实验结果分析
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献