无线传感器网络节点自身定位算法研究

论文摘要

节点自身定位技术是无线传感器网络的关键技术之一,由于传感器网络资源受限,定位算法需要综合考虑定位精度、网络构建成本、通信、计算开销等多方面因素。本文采用移动锚节点并结合Centroid算法的特点,提出了一种低能耗、低成本、高覆盖率的节点自身定位算法。文章从解决锚节点稀疏问题的角度出发,使用一个移动的锚节点在网络中不断广播自身位置信息,帮助未知节点进行距离无关定位。同时为能进一步提高定位覆盖率,设计了一种迭代定位的补偿方法。本文算法可将锚节点成本减到最少,并且通过对锚节点移动路线的控制实现了参照位置的特殊分布,有效克服了锚节点稀疏问题。仿真实验结果表明,算法能够达到与使用静态锚节点的同类算法稍高的定位精度,而且满足大多数应用对精度的要求;定位覆盖率则比同类算法有明显提高。综合理论和实验结果表明,从能耗、成本以及可用性来看,本文算法比使用静态锚节点的同类算法具有更高的实用性。文章最后在实用化的研究方面,对节点硬件平台做了初步探索,介绍了一种能够实现定位的节点硬件平台,并在硬件平台上实现了本文定位算法,为进一步研究奠定了良好基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.3 无线传感器网络节点自身定位问题
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本文主要工作与章节安排
• 第二章 无线传感器网络节点自身定位技术
• 2.1 节点自身定位基本原理
• 2.2 节点自身定位算法的性能评价指标
• 2.3 节点自身定位算法的分类
• 2.4 距离相关与距离无关定位算法分析
• 2.5 节点自身定位技术面临的挑战
• 2.6 本章小结
• 第三章 典型距离无关定位算法分析
• 3.1 距离无关定位算法原理
• 3.2 典型距离无关定位算法分析
• 3.3 评价与比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于移动锚节点定位算法设计
• 4.1 引言
• 4.2 定位模型
• 4.3 基于移动锚节点定位算法实现
• 4.4 提高覆盖率的补偿方法
• 4.5 算法性能仿真分析与结果
• 4.6 仿真实验结果总结
• 4.7 本章小结
• 第五章 定位算法在硬件平台上的实现
• 5.1 传感器节点硬件平台
• 5.2 操作系统与开发语言
• 5.3 算法测试与结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献