无线传感器网络基于Dv-hop节点定位算法研究

论文摘要

无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术，随着低耗能电子和射频技术的发展，其技术已在国防军事、空间探索、环境监测、反恐抗灾等诸多领域得到广泛应用。但是对于大多数实际应用，基于没有时空标识的数据，无线传感网络应用有局限性，所以其定位技术，得到了国内外研究者的重点关注。现有的定位算法主要分为两大类：测距无关的定位算法和基于测距的定位算法。基于测距的定位算法定位精度较高，但应用起来需要增加额外硬件成本开销，针对无线传感网络特殊的性质，其有着一定的制约性。而与测距无关的定位算法则在不需要额外的硬件开销的情况下能够提供足够的定位精度，在成本和功耗方面着显著的优势。本文的重点研究是与测距无关的传感网络定位技术。首先介绍了无线传感网络技术的相关基础知识及国内外定位技术的现状，着重分析了该领域中具有代表性的定位算法，并研究其原理、特点及优劣性。然后对与测距无关的Dv-hop定位算法进行了研究与改进，提出了两种方案对Dv-hop算法进行了改进：多维校正值（平均跳距值）的Dv-hop定位算法研究（ADMD）和区间范围内修正跳数值的Dv-hop定位算法研究（RHWSR）。ADMD算法，将单个的平均每跳距离值扩展到多维的平均每跳距离；同时在计算未知节点到各锚节点间距离时用相对应的多维平均每跳距离值代替单个的平均每跳距离值。实验仿真比较了Dv-hop与ADMD，改进后的算法其定位精度较高且不需要增加额外的硬件开销。RHWSR算法，通过对处于不同区间范围内的节点赋以一定的区间跳数，从而细化了其跳数值，并进行跳数累计计算得到网络中节点间跳数信息。实验仿真，比较了Dv-hop与RHWSR，改进后算法在获得相同定位精度时，其所需锚节点较少，从而降低了成本，有一定的实用性。最后，进行了工作总结和工作展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及现状
• 1.2 传感器网络普遍特点
• 1.3 传感器网络节点定位技术
• 1.4 主要工作及结构安排
• 1.5 小结
• 第2章 基础知识概述
• 2.1 网络体系结构
• 2.1.1 传感网络传感器节点结构
• 2.2 无线传感网络传感性能评价
• 2.3 传感网络关键技术
• 2.3.1 节点定位技术
• 2.3.2 数据采集与融合
• 2.3.3 网络协议与路由
• 2.3.4 自组织特性
• 2.3.5 功能结构
• 2.3.6 数据计算方式
• 2.4 无线传感网络应用领域
• 2.4.1 军事领域
• 2.4.2 农业领域
• 2.4.3 环保检测
• 2.4.4 其它领域
• 2.5 本章小节
• 第3章 无线传感网络定位技术
• 3.1 传感器节点分类
• 3.2 自身定位系统与算法的分类
• 3.3 代表性的自定位算法
• 3.3.1 基于测距（Range-based）定位机制
• 3.3.2 与测距无关（Range-free）的定位机制
• 3.4 本章小节
• 第4章 多维校正值的 Dv-hop 定位算法研究
• 4.1 Dv-hop 算法
• 4.1.1 Dv-hop 算法过程
• 4.1.2 Dv-hop 算法中未知节点到锚节点之间的距离
• 4.1.3 Dv-hop 算法研究现状
• 4.1.4 Dv-hop 算法存在的问题
• 4.2 算法改进
• 4.3 实验仿真及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 区间范围内修正跳数值的 Dv-hop 定位算法
• 5.1 算法在跳数估算上所存在的问题
• 5.2 算法思想来源及实现
• 5.3 实验仿真及结果分析
• 5.4 ADMD、RHWSR 与 Dv-hop 的比较
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间发表论文和参加的项目
• 附录B Dv-hop 与两改进算法比较时的实验数据