无线传感器网络中基于DV-Hop的节点定位算法研究

论文摘要

无线传感器网络是由大量随机分布的小体积、低成本、低功耗的传感器节点通过自组织的方式形成的分布式网络,它综合了微电技术、感知技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,是一种全新的信息获取和处理技术,能够实时监测、感知和采集各种环境或对象的信息并对其进行处理,将信息传送给用户。它在环境监测、国防军事、交通管理等许多领域具有广阔的应用前景。节点自身定位技术是无线传感器网络的核心技术之一,是传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提,实现高效可靠的节点定位在事件观测、目标跟踪及提高路由效率等方面具有重要意义。因此本文主要研究无线传感器网络节点自身定位算法。主要工作概括如下:1.综述了无线传感器网络的研究背景和国内外研究动态,分析了无线传感器网络的体系结构、特点、关键技术及其应用。2.论述了无线传感器网络节点定位的基本原理、算法的评价指标、算法的分类,详细分析了现有的几种典型定位算法的基本原理、误差来源、各自的性能,根据常用的算法评价指标,对比分析了各算法的优缺点。3.深入研究了无需测距算法中的DV-Hop定位算法,对传统DV-Hop算法的算法流程、误差来源、通信量及计算量等因素进行深入分析,针对其定位精度较低的缺点提出了一种基于平均跳距估计、利用最小最大方法定位和位置修正的改进DV-Hop定位算法。仿真实验结果表明:改进算法可以在不增加节点硬件开销的基础上,更有效地提高节点的定位精度,是一种实用有效的无线传感器网络节点定位方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的结构安排
• 第二章 无线传感器网络简介
• 2.1 无线传感器网络体系结构
• 2.2 无线传感器网络的特点
• 2.3 无线传感器网络关键技术
• 2.4 无线传感器网络的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 无线传感器网络节点自定位算法
• 3.1 基本概念描述
• 3.2 节点定位计算方法
• 3.2.1 三边测量法
• 3.2.2 三角测量法
• 3.2.3 最大似然估计法
• 3.2.4 双曲线定位法
• 3.3 节点定位算法的性能评价指标
• 3.4 无线传感器网络节点定位算法分类
• 3.5 典型的无线传感器网络节点定位算法
• 3.5.1 质心定位算法
• 3.5.2 APIT 定位算法
• 3.5.3 凸规划定位算法
• 3.5.4 APS 定位算法
• 3.5.5 MDS-MAP 定位算法
• 3.5.6 Amorphous 定位算法
• 3.5.7 AHLos 定位算法
• 3.5.8 N-hop Multilateration Primitive 定位算法
• 3.5.9 Cooperative ranging 和Two-Phase positioning 定位算法
• 3.5.10 定位算法的分析与讨论
• 3.6 定位算法有待解决的问题
• 3.7 本章小结
• 第四章 DV-Hop 定位算法及其改进
• 4.1 DV-Hop 定位算法
• 4.2 DV-Hop 定位算法的相关问题分析
• 4.2.1 网络节点分布不均匀
• 4.2.2 通信与计算开销
• 4.3 DV-Hop 定位算法的改进
• 4.3.1 平均跳距估计
• 4.3.2 利用Min-Max 方法定位
• 4.3.3 位置修正
• 4.4 算法仿真实验场景
• 4.5 仿真实验及结果分析
• 4.6 算法通信和计算开销分析
• 4.7 算法定位覆盖率分析
• 4.8 改进算法的相关问题分析
• 4.8.1 平均跳距估计问题
• 4.8.2 位置修正次数问题
• 4.9 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文