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无线传感器网络定位技术研究

作　者: 桃敏
导　师: 侯阿临
学　校: 长春工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 无线传感器网络节点定位 DV-Hop算法危险品监控
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

微机电系统、无线通信技术和计算机技术等的发展促进了低功耗、低代价和多功能的微型传感器制造技术的产生和发展,进而推动了无线传感器网络的飞速发展。无线传感器网络的根本任务是准确获取物理世界中有价值的信息,然而面临着计算、存储、无线通信可靠性、能量有限及资源配置等诸多方面的限制,针对无线传感器网络节点如何进行高效、低能耗的定位展开研究具有至关重要的现实意义。节点定位技术是无线传感器网络研究的基本问题,节点自身的正确定位既是确定事件或目标在网络中所处位置的前提,又是进行目标识别、监控、导航等众多应用的前提,也是节点覆盖、路由协议、网络拓扑控制等众多环节的基础,是无线传感器网络高效高质工作的先决条件。通过节点定位技术能够成功实现网络的无缝协调及与物理世界的交互,没有节点位置信息,其它一切都变得毫无意义。对无线传感器网络而言,设计一个可行的节点定位方案面临诸多挑战,如复杂的物理环境和有限的网络资源等。本文阐述了无线传感器网络节点定位算法的基本原理,分析比较现存典型定位算法,旨在研究符合无线传感器网络特点的分布式节点定位方法。详细分析了DV-Hop定位算法的特性,提出了限跳加权DV-Hop定位算法。该算法不需要额外的硬件设施,利用网络连通性即可以有效地完成网络中节点的定位,提高了定位精度,从而降低各个网络节点能量的损耗,减小传统DV-Hop定位算法产生的定位误差及巨大通信量。仿真模拟是无线传感器网络系统研究和开发的重要方法之一。本文运用MATLAB对上述定位算法进行了仿真模拟,证实该算法优于DV-Hop定位算法,相同条件下其精度比DV-Hop定位算法提高大约8%,同时在不规则网络中本文提出的改进算法将定位精度提高近50%,表现出了优越的定位性能。基于上述方法,本文对无法完成定位的节点作了快速处理,增加了网络覆盖率的同时,有效降低了系统能耗,延长了无线传感器网络中节点的工作寿命,使其在不同环境下能够适应各种不同的定位需求,满足系统的定位精度。此外,ZigBee技术是一种新兴的短距离、低功耗、高冗余的无线通信技术,非常适用于无线传感器网络应用。为了适应远程测控、紧急预警、快速救援等实际应用要求,对基于ZigBee的危险品监控系统提出设计方案,解决实际应用中对危险品的监控问题。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章绪论  7-15
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 无线传感器网络概述  8-11
  1.3 无线传感器网络关键技术概述  11-12
  1.4 无线传感器网络节点定位问题概述  12-14
  1.5 本文的组织结构  14-15
第二章无线传感器网络综述  15-25
  2.1 无线传感器网络结构  15-17
  2.2 无线传感器网络协议栈  17-18
  2.3 现有无线传感器网络定位算法  18-23
  2.4 定位算法比较  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章基于DV-Hop的免测距WSN定位算法  25-41
  3.1 定位算法的设计要点  25-26
  3.2 APS定位系统  26-29
  3.3 定位基本原理  29-32
  3.4 基于网络连通度的改进DV-Hop定位算法  32-36
  3.5 算法仿真结果与性能评估  36-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章危险品监控系统设计  41-48
  4.1 背景  41
  4.2 ZigBee简介  41-42
  4.3 基于ZigBee的危险品监控系统结构  42-43
  4.4 系统的硬件平台设计  43-45
  4.5 系统的软件平台设计  45-47
  4.6 本章小结  47-48
第五章结束语  48-50
  5.1 研究总结  48
  5.2 展望  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-55
攻读硕士学位期间研究成果  55-56
原创性声明  56

无线传感器网络定位技术研究

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