基于多维标度和距离校正技术的无线传感器网络定位研究

论文摘要

无线传感器网络集成了传感器技术、微机电技术和网络通信技术,是一种全新的信息获取和处理技术,具有广阔的应用前景。然而在包括定位技术在内的一些关键技术上,仍然存在着很多问题,这些问题的提出和解决对于无线传感器网络理论和应用的研究有着十分重要的意义。节点定位问题是无线传感器网络组网和应用的关键问题。本文在分析总结了无线传感器网络定位技术研究的现状和发展趋势的基础上,选择基于测距的定位算法作为切入点,首先提出了两种距离校正方法——四边形距离校正法和调整权值距离校正法。四边形距离校正法假定邻居节点间的实测距离已知,利用节点间的几何关系,求出多跳节点间的距离估计值,再通过排除冗余解和测距误差的干扰进行距离校正。调整权值距离校正法是将信标节点间已知的实际距离和最短路径距离之间的关系转化为调整权值,再通过求得的最短路径距离表校正出信标节点一定半径范围内的节点间的距离。通过Matlab仿真,选择性能较优的调整权值距离校正法应用在定位算法中距离校正环节中。其次,本文提出了一种基于多维标度和距离校正技术的分布式定位算法（MDC）。它可以很好地继承已有MDS定位算法的优势,弥补其不足。算法首先应用搜索算法将整个定位区域划分成多个局部定位区域,在每个定位区域中进行距离校正,然后将经典的MDS算法和SMACOF算法结合,在局部定位区域进行迭代,求出节点的局部相对坐标,最后利用信标节点信息融合所有的局部区域坐标图,得到节点的全局坐标。仿真结果显示,MDC算法较已有的MDS-MAP和MDS-MAP（P）算法在定位精度和抗干扰能力方面都有更好的表现,能够适应无线传感器网络基于节点定位的应用需求。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络的节点结构
• 1.1.2 无线传感器网络的网络结构
• 1.1.3 无线传感器网络的协议
• 1.2 无线传感器网络的特点及应用
• 1.2.1 无线传感器网络的特点
• 1.2.2 无线传感器网络的应用领域
• 1.3 无线传感器网络设计的关键问题及国内外研究动态
• 1.3.1 无线传感器网络设计的关键问题
• 1.3.2 无线传感器网络的发展概况及国内外研究动态
• 第二章 无线传感器网络定位问题
• 2.1 无线传感器网络定位问题概述
• 2.1.1 定位问题的提出及主要研究方向
• 2.1.2 定位问题涉及的概念
• 2.1.3 定位问题的重要性
• 2.2 无线传感器网络定位技术
• 2.2.1 无线传感器网络定位技术分类
• 2.2.2 基于测距的定位技术及算法
• 2.2.3 不基于测距的定位算法
• 2.3 算法性能评价
• 2.4 定位技术有待解决的问题及本文的主要研究内容
• 2.4.1 目前定位技术有待解决的问题
• 2.4.2 本文的主要研究内容
• 第三章 两种新的距离校正方法
• 3.1 基于距离校正的定位机制
• 3.2 四边形距离校正法
• 3.2.1 四边形法模型建立
• 3.2.2 四边形法的干扰解问题
• 3.2.3 四边形法的多跳距离计算
• 3.2.4 四边形法的测距误差问题
• 3.2.5 四边形法的算法描述
• 3.3 调整权值距离校正法
• 3.3.1 调整权值距离校正法的引入
• 3.3.2 最短路径距离估计法及其影响因素
• 3.3.3 调整因子的应用
• 3.3.4 调整权值距离校正法
• 3.4 算法仿真及结果分析
• 3.4.1 四边形距离校正法的仿真及分析
• 3.4.2 调整权值距离校正法的仿真及分析
• 第四章 基于多维标度和距离校正的定位算法
• 4.1 多维标度技术及其发展
• 4.1.1 多维标度技术介绍
• 4.1.2 基于多维标度技术的定位算法
• 4.2 相关工作介绍
• 4.2.1 Dijkstra 算法
• 4.2.2 SMACOF 算法
• 4.3 基于多维标度和距离校正的定位算法
• 4.3.1 网络模型的构建
• 4.3.2 MDC 算法的定位原理
• 4.3.3 局部定位区域的构建
• 4.3.4 节点相对位置的计算
• 4.3.5 局部定位区域的融合
• 4.4 MDC 算法的仿真及分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢