无线传感器网络节点定位算法的研究

论文摘要

无线传感器网络作为一种新型的数据采集技术,综合了微电子、无线通信和无线网络等多门学科,在军事、工业控制、环境监测、医疗救助等领域都有广泛的应用前景。节点定位即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位置。只有在节点自身正确定位之后,才能确定传感器节点监测到的事件的具体位置。一般来说,定位算法可以分成很多类,有集中式的、分布式的,基于基础设置的、基于测距技术的和非基于测距技术的定位算法。针对各种算法的优缺点,研究者也提出了很多有效的解决方法。但是,将这些定位算法直接应用到实际环境中,还存在很多问题。定位技术作为无线传感器网络关键支撑技术,已经受到越来越多的关注。本文就传感器网络的定位技术展开深入探讨。由于传感器节点受体积、成本、能量等因素的限制,且通常工作在人类难以或不宜接近的场合,因此定位技术的基本方法就是通过部署少量已知坐标的参考节点,其他未知坐标的节点测量与参考节点的距离、角度,或依据相对位置关系、网络连通性进行一定的计算得出自身的坐标。本文的研究工作紧紧围绕无线传感器网络节点定位算法这一课题进行,主要包含以下工作:(1)介绍了无线传感器网络节点定位的研究背景、国内外研究现状以及文章的结构安排。(2)介绍了无线传感器网络的相关概念及定位技术基本原理。(3)介绍了无线传感器网络节点定位技术的基本原理以及定位算法的评价体系,讨论了当前各种定位算法的分类,然后介绍了目前节点定位技术常见的一些定位算法。(4)论文重点对无需测距自定位算法中的APIT算法进行了研究,并提出了一种改进的节点自定位算法,给出了算法的基本原理和实现方法。(5)对改进算法进行仿真试验。仿真试验结果表明:与原算法相比,该算法提高了定位精度和覆盖率,显著改善了定位性能。(6)工作总结及下一步工作方向的展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文内容及结构安排
• 第二章 无线传感器网络及定位技术概述
• 2.1 无线传感器网络简介
• 2.1.1 无线传感器网络特点
• 2.1.2 无线传感器网络体系结构
• 2.1.3 无线传感器网络应用领域
• 2.1.4 无线传感器网络研究进展
• 2.2 无线传感器网络定位技术简介
• 2.2.1 无线传感器网络定位基本概念
• 2.2.2 无线传感器网络定位技术相关问题
• 2.2.3 无线传感器网络定位技术地位及应用
• 2.2.4 无线传感器网络定位技术的现状及面临的技术难题
• 2.3 本章小结
• 第三章 无线传感器网络定位算法
• 3.1 定位算法基本原理
• 3.1.1 节点间距离（或角度）的测量方法
• 3.1.2 节点定位计算方法
• 3.2 定位算法评价体系
• 3.3 定位算法分类
• 3.4 定位算法分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 APIT算法及其改进算法
• 4.1 传统的APIT定位算法
• 4.1.1 APIT定位基本思想
• 4.1.2 APIT算法理论基础
• 4.1.3 APIT测试
• 4.1.4 节点位置估算
• 4.1.5 误差分析
• 4.2 改进的APIT算法
• 4.2.1 算法改进思路
• 4.2.2 改进算法流程
• 4.2.3 改进算法性能分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 算法仿真与实验分析
• 5.1 无线传感器网络自身定位算法NS2仿真平台的建立
• 5.1.1 NS2网络仿真平台简介
• 5.1.2 NS2平台的扩展
• 5.2 仿真系统功能模块设计
• 5.3 实验分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 下一步工作与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文