论文摘要
无线传感器网络(WSN)作为一种全新的信息获取和处理平台,广泛应用在环境恶劣、不可到达领域,实现监测与跟踪任务。在这些应用中,节点位置的确定扮演着重要角色,因此,对WSN节点自身定位的研究具有非常重要的实用价值。本文在分析基于测距技术的WSN定位算法和无需测距技术的WSN定位算法基础上,重点对基于测距技术的移动WSN节点定位算法进行了研究。首先,在查阅大量相关文献的基础上,本文综述了WSN定位技术的国内外研究现状,介绍了WSN定位系统和算法的性能评价标准和分类方法,并详细分析和讨论了近年来该领域具有代表性的算法。其次,考虑WSN中的节点随机均匀部署在野外二维特定应用环境,信标节点固定,未知节点采用随机漫步模型,提出了一种到主信标节点信号强度差定位算法(SSDLB)与运动预测定位算法(MPL)相结合的基于分布式的高覆盖率移动WSN节点定位算法。在定位过程中,信标节点周期性地向网络中发送报文,未知节点在定位时刻接收邻居信标节点发送的报文,然后根据未知节点的邻居信标节点的个数(N)采用不同的定位方法:当N＞3和N=3且不共线情形,采用SSDLB定位算法;当N＜3和N=3且共线情形,利用节点的移动性,采用MPL定位算法。这不仅避免了传统RSSI定位算法把信号强度值转化成距离再进行定位所带来的计算误差与计算开销,同时大大提高了节点定位精度和覆盖率。为了进一步提高节点定位精度,在SSDLB定位算法中选择信号强度值最大所对应的信标节点作为主信标节点;在MPL定位算法中采用牛顿二维插值来计算未知节点在前一时刻的运动方向及速度,使得当前时刻未知节点位置预测更精确。最后,通过Matlab对本文定位算法进行了一系列的仿真实验,验证算法的合理性并分析了各种因素对算法定位性能的影响。仿真结果表明本文定位算法在不需要增加额外硬件设备,在较低的信标节点密度的条件下,能够达到较高的定位精度和定位覆盖率,并随着定位时间的推移,定位覆盖率可以达到100%,同时大大减少了通信开销与计算开销,在一定程度上节约了网络成本,与传统的RSSI算法相比定位性能有显著的提高。
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标签：移动无线传感器网络论文; 信号强度差论文; 运动预测论文; 定位算法论文; 定位覆盖率论文;