一种改进的无线传感器网络加权质心定位算法研究

论文摘要

无线传感器网络在实际中有着广泛的应用，如环境监测和目标跟踪等。近年来随着体积小、价格便宜并带有智能处理能力的传感器节点的出现，使得采用大量这种传感器节点去构建无线通信网络完成指定的任务变成了现实。无线传感器节点自定位问题是传感器网络进行路由、监控、目标跟踪等众多其它应用的前提，是最重要的研究问题之一。近年来定位问题吸引了大量学者的兴趣并取得了长足的发展。无线传感器网络的节点自定位的技术主要有两种，分别为距离相关的定位技术和距离无关定位技术。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。针对距离相关和距离无关定位技术的优缺点，本文研究了距离无关与距离相关算法相结合的改进的质心算法，主要包括以下三方面的内容。第一，提出了一种距离相关算法——双锚节点定位算法。当锚节点稀疏时，根据两个锚节点和目标之间距离同两者发射半径之差最小的原理，选择差值最小的一对锚节点实现目标节点定位。第二，在双锚节点定位算法基础上结合传统质心定位算法，选择多对锚节点进行未知节点坐标的粗略估计，然后采用加权质心定位算法提高其定位精度。第三，引入相对接收信号强度指示(RSSI)，将其作为加权质心定位的加权因子用于计算未知节点的坐标位置。该方法采用了滑动平均法，将其应用于加权质心定位（WCL）的空间领域。仿真表明，在锚节点密度较低，与传统质心定位算法、最小二乘定位比较，双锚节点算法有效的提高了定位精度；在锚节点密度高时，基于双锚节点的加权值质心定位算法能进一步提高定位精度，还能有效克服噪声对定位带来的误差；相对RSSI的加权质心定位算法定位精度优于传统质心定位（CL）和加权质心定位（WCL）算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 附图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 定位算法研究的目的和意义
• 1.4 本文结构
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 论文研究安排
• 第2章 无线传感器网络节点自定位系统
• 2.1 定位技术的基本概念
• 2.1.1 定位的定义
• 2.2 距离相关定位算法
• 2.2.1 三角定位法
• 2.2.2 三边定位法
• 2.2.3 多边定位法
• 2.2.4 欧几里得算法
• 2.2.5 N 跳多边定位算法
• 2.2.6 协作定位和两阶段定位算法
• 2.3 距离无关定位算法
• 2.3.1 质心定位算法
• 2.3.2 APIT 算法
• 2.3.3 D-VHop 算法
• 2.3.4 Amorphous 算法
• 2.4 定位算法的性能评价指标
• 2.5 小结
• 第3章 基于双锚节点加权质心定位算法
• 3.1 引言
• 3.2 双锚节点定位的基本原理
• 3.3 改进双锚节点定位算法
• 3.4 基于双锚节点的加权质心算法
• 3.5 算法仿真与分析
• 3.5.1 改进的双锚节点定位算法仿真分析
• 3.5.2 基于双锚节点的质心定位算法仿真分析
• 3.5.3 结论
• 3.6 小结
• 第4章 改进加权质心定位算法
• 4.1 引言
• 4.2 质心定位
• 4.2.1 质心算法
• 4.2.2 加权质心算法
• 4.3 改进的加权质心定位算法
• 4.3.1 基于 RSSI 的定位
• 4.3.2 相对 RSSI 加权质心算法
• 4.3.3 相对 RSSI 加权质心算法步骤
• 4.4 算法仿真与分析
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢