基于DV-Hop的WSN节点定位算法改进与研究

论文摘要

无线传感器网络是一种综合了传感器技术,嵌入式技术,分布式信息处理技术和无线通信技术的由传感器节点组成的网络。它能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的消息,并把处理后的信息传送给用户,在军事、环境监测、医疗救助等领域有着广阔的应用前景。节点定位是无线传感器网络进行目标识别、监控和跟踪等众多应用的前提,是无线传感器网络中的关键技术之一。节点自身定位的基本方法是：部署少量已知位置信息的锚节点,通过测量其与未知节点的距离、角度或网络连通性等信息,从而计算得到未知节点的位置信息。在已有的与距离无关的定位算法中,DV-Hop定位算法具有定位精度较高、算法复杂度较低等优点。但是其在计算距离时存在明显的误差,因此提出在DV-Hop定位算法中加入RSSI测量技术,并且对参与三边定位计算的锚节点根据误差比较进行选择,找出估计值中精度最高的定位结果。本算法适用于较密集的网络中,仿真实验证明,RSAL算法提高了定位精度和定位覆盖率,但是计算代价有所提高。在密集网络中,DV-Hop算法虽然定位精度较高,但是随着节点数的增加,能量消耗变大,而且定位误差容易累积。基于DV-Hop算法能耗大、可扩展性较差、覆盖范围差以及定位误差易累加等不足,本文提出把整个网络分成一个个独立的簇,每个簇都有一个簇头来管理,在每个簇中执行DV-Hop算法进行定位,这是一种基于簇管理的改进DV-Hop算法,即DVHCL。实验证明,本文提出的DVHCL改进算法,可以提高定位精确度、提高定位覆盖率、扩展应用范围和降低能耗,并且适用于稀疏非均匀的无线传感器网络中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 无线传感器网络节点定位的研究目的和意义
• 1.4 本文主要研究内容与组织结构
• 第2章 无线传感器网络节点定位技术原理及其算法分析
• 2.1 节点定位基本概念及原理
• 2.2 节点定位算法的分类
• 2.3 基于测距和无需测距的节点定位算法
• 2.4 无需测距定位算法的分析比较
• 2.5 节点定位的计算方法
• 2.6 节点定位性能评价指标
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于RSSI测距和锚节点选择的RSAL算法
• 3.1 DV-Hop算法分析
• 3.1.1 DV-Hop算法基本原理
• 3.1.2 DV-Hop算法计算平均每跳距离的误差分析
• 3.1.3 DV-Hop叩算法计算节点之间距离的误差分析
• 3.2 基于DV-Hop的两种典型改进算法
• 3.3 RSAL定位算法
• 3.3.1 RSAL定位算法的基本思想和步骤
• 3.3.2 RSAL定位算法的实现过程示例
• 3.4 仿真实验及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于分簇思想的DVHCL算法
• 4.1 DV-Hop算法的性能缺陷
• 4.2 基于分簇思想的两种典型改进算法
• 4.3 基于分簇思想的DV-Hop的改进算法DVHCL
• 4.3.1 DVHCL算法定位思想
• 4.3.2 DVHCL算法的实现过程
• 4.4 仿真实验结果与分析
• 4.4.1 实验环境设置
• 4.4.2 仿真实验及结果分析
• 4.4.3 DVHCL改进算法的性能分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢