无线传感器网络节点自身定位算法的研究

论文摘要

无线传感器网络是由大量随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织方式构成的网络。近年来,无线传感器网络技术取得了飞速发展,在工农业、军事国防、环境监测等许多领域都有着重要的科研价值和实用价值。而网络节点或监测目标的定位是其中众多应用的一个关键条件。而且无线传感器网络的某些路由机制、覆盖信息、负载均衡和拓扑控制等都依赖于网络中传感器节点的位置信息。因此,定位在无线传感器网络的应用、运行和管理等方面有着重要作用；针对无线传感器网络节点自身定位技术的研究具有重要的理论与实际意义。本文分析了典型的节点自身定位系统和算法,根据经典的DV-Hop定位算法原理,提出了一个无线传感器网络节点自身定位算法,即二阶段节点自身定位算法。该算法主要分为两个阶段：在第一阶段使用与距离无关的定位算法计算出节点的初始位置,在第二阶段使用迭代的方法,精确地求得传感器节点的精确位置。该算法参考了传感器节点定位能源消耗,传感器节点定位精度和无线传感器网络覆盖度三个重要的性能参数,能够克服距离无关定位算法的定位精度低的缺点。最后,通过仿真有效证明了该算法能够比一般的定位算法能源损耗较低且定位精度和网络覆盖率较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题的提出
• 1.3 研究内容和论文结构
• 第2章 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络的概念
• 2.2 无线传感器网络体系结构
• 2.2.1 传感器网络结构
• 2.2.2 传感器节点结构
• 2.3 无线传感器网络的特殊性
• 2.4 无线传感器网络的研究现状
• 第3章 无线传感器网络自身定位系统和算法
• 3.1 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 计算节点位置的基本方法
• 3.2 无线传感器网络自身定位系统和算法的分类
• 3.2.1 物理定位与符号定位
• 3.2.2 绝对定位与相对定位
• 3.2.3 紧密耦合与松散耦合
• 3.2.4 集中式计算与分布式计算
• 3.2.5 基于距离的定位技术和距离无关的定位技术
• 3.2.6 粗粒度与细粒度
• 3.2.7 三角测量、场景分析和接近度定位
• 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 典型的自身定位系统和算法概述
• 3.4.1 Active Badge系统
• 3.4.2 RADAR系统
• 3.4.3 Cricket系统
• 3.4.4 AHLos系统
• 3.4.5 N-hop multilateration primitive定位算法
• 3.4.6 质心算法
• 3.4.7 SPA相对定位算法
• 3.4.8 凸规划定位算法
• 3.4.9 APS算法
• 3.4.10 Amorphous算法
• 3.4.11 Cooperative ranging和Two-phase positioning算法
• 3.4.12 APIT算法
• 3.4.13 DV-Hop定位算法
• 3.4.14 DV-Distance算法
• 3.5 小结
• 第4章 二阶段节点自身定位算法
• 4.1 精确打击效能评估系统
• 4.1.1 精确打击效能评估系统概述
• 4.1.2 精确打击效能评估系统方案
• 4.1.3 精确打击效能评估系统结构
• 4.2 无线传感器网络二阶段节点自身定位算法的提出
• 4.3 无线传感器网络二阶段节点自身定位算法的设计
• 4.3.1 未知节点位置计算
• 4.3.1.1 节点初始化
• 4.3.1.2 计算跳段距离
• 4.3.1.3 计算未知节点位置
• 4.3.2 未知节点位置求精
• 4.3.2.1 传感器节点二次求出位置坐标
• 4.3.2.2 传感器节点更新权值
• 4.3.2.3 传感器节点循环求精
• 4.4 小结
• 第5章 仿真结果及分析
• 5.1 NS2仿真软件简介
• 5.2 在NS2上的扩展二阶段算法
• 5.3 无线传感器网络二阶段节点自身定位算法性能分析
• 5.3.1 二阶段节点自身定位算法性能分析
• 5.3.2 二阶段节点自身定位算法与其它算法的性能比较
• 5.4 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢