无线传感器网络定位算法的研究及应用

论文摘要

无线传感器网络集中了微机电技术、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,孕育出一种全新的信息获取和处理模式。布局和覆盖、节点定位、网络通信协议是传感器网络研究中的几个基本问题。其中,节点定位问题是传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提,也是传感器网络研究中的热点问题之一。应用于传感器网络节点定位的技术主要有基于测距（Range-Based）的定位技术和无需测距（Range-Free）的定位技术。前者定位精度高,但是传感器节点需要额外的硬件设备。后者定位精度较低,对硬件要求也较低。论文主要研究了基于测距的无线传感器网络定位算法。由于锚节点的多少直接决定了定位算法的不同,所以在锚节点密集和锚节点稀疏两种情况下分别进行算法研究。在锚节点密集的情况下,依据三个锚节点共线时定位的误差最大,而三个锚节点所构成的三角形是等边三角形则定位的误差最小的原理,提出了角度权值定位算法。在锚节点稀疏的情况下,对DV-distance定位算法进行改进,提出了改进的DV-distance误差修正定位算法,仿真实验表明,这两个算法在一定程度上提高了节点的定位精度。在利用移动锚节点进行定位的机制中,锚节点的移动路径是一个关键的问题。论文讨论了锚节点在网络监控区域的移动路径问题,以及将Bounding-box定位算法应用到移动锚节点定位中,并在此基础上提出了一种改进的基于移动锚节点的Bounding-box定位算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 无线传感器网络的发展
• 1.1.2 无线传感器网络定位技术
• 1.2 传感器网络的体系结构
• 1.3 无线传感器网络的特点
• 1.4 无线传感器网络的关键技术
• 1.5 本文的研究内容及结构安排
• 第二章 无线传感器网络的节点定位
• 2.1 基本概念
• 2.2 无线传感器网络定位算法的分类
• 2.2.1 基于测距技术的定位和无需测距技术的定位
• 2.2.2 绝对定位与相对定位
• 2.2.3 集中式计算与分布式计算
• 2.2.4 粗粒度与细粒度
• 2.2.5 三角测量、场景分析和接近度定位
• 2.3 无线传感器网络定位算法的评价标准
• 2.4 无线传感器网络典型的定位算法
• 2.4.1 质心定位算法
• 2.4.2 凸规划定位算法
• 2.4.3 APS（Ad-hoc Positioning System）
• 2.4.4 Amorphous 定位算法
• 2.4.5 APIT（Approximate PIT Test）定位算法
• 2.4.6 MDS-MAP 定位算法
• 2.4.7 AHLos（Ad-hoc Localization System） 和 N-hop Multilateration Primitive 定位算法
• 第三章 基于测距的定位算法
• 3.1 概述
• 3.2 节点测距技术
• 3.3 基于测距的定位算法
• 3.3.1 锚节点密集的定位算法
• 3.3.1.1 三个锚节点的定位算法
• 3.3.1.2 多个锚节点的定位算法
• 3.3.1.3 两个锚节点的定位算法
• 3.3.2 锚节点稀疏的定位算法
• 3.3.2.1 节点距离估计
• 3.3.2.2 DV-distance 定位算法
• 3.3.2.3 DV-distance 误差修正定位算法
• 3.3.2.4 改进的 DV-distance 误差修正定位算法
• 3.4 算法仿真与分析
• 3.4.1 角度权值定位算法的仿真分析
• 3.4.2 改进的 DV-distance 误差修正定位算法的仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于移动锚节点的定位算法
• 4.1 概述
• 4.2 锚节点移动路径
• 4.3 基于 Bounding-box 的定位算法
• 4.3.1 Bounding-box 定位算法
• 4.3.2 基于移动锚节点的 Bounding-box 定位算法
• 4.3.3 改进的基于移动锚节点的 Bounding-box 定位算法
• 4.4 算法仿真与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 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
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文