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无线传感器网络目标定位技术研究
作 者: 韩丽
导 师: 黄学军
学 校: 南京邮电大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络 目标定位 二进制数据 最大似然估计 二次搜索策略
分类号: TP212.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 39次
引 用: 1次
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内容摘要
无线传感器网络是一种新型的网络技术,由于其可靠性,动态性,自组织性强等众多优势使其在军事、交通、工业、医疗等领域有着广泛的应用前景。其中目标定位技术是无线传感器网络的一项重要应用。本文主要对能量衰落模型下的最大似然估计算法(ML)进行研究并改进。首先,将栅格化的思想应用到ML算法中。研究了二进制最大似然估计算法(BML),采用二进制数据进行定位,有效地减小网络传输负荷、降低算法的计算复杂度。接着,分析了BML算法容错性能,研究了其修正算法——容错二进制最大似然算法(FTBML)。FTBML算法充分考虑传感器失效和误判的存在,降低了差错对于定位算法的影响。通过仿真实验,研究比较了不同参数下各算法性能.随后,研究了一种二次搜索策略——CE-FTBML算法。先在整个区域内执行定位精度不高但算法复杂度低的质心定位算法(CE),然后根据质心算法的定位精度确定二次搜索半径,执行定位精度高的FTBML算法。对算法的定位精度和算法时间复杂度做了详细分析。通过仿真实验验证,在一定的节点差错概率下,CE-FTBML算法能够保持良好的定位精确度,并大大降低算法的时间复杂度。最后,对算法的目标源信号强度的获取做了进一步讨论——CE-FTBMLe算法。采用一种启发的方式获得信号强度的理论值。通过仿真实验验证,目标源强度的实验值具有较高的准确度。所以该算法具有较强的实际应用价值。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-9 第1章 绪论 9-16 1.1 无线传感器网络系统 9-14 1.1.1 传感器网络的体系结构 9-11 1.1.2 无线传感器网络的特征 11-12 1.1.3 无线传感器网络的应用领域 12-13 1.1.4 传感器网络的研究方向 13-14 1.2 本文的主要工作 14-15 1.3 本文的结构 15-16 第2章 无线传感器网络中目标的定位技术 16-26 2.1 定位技术概述 16 2.2 目标定位技术的应用 16-17 2.3 目标定位算法指标 17-18 2.4 基于测距的定位算法 18-21 2.4.1 基于时间定位(TOA) 18 2.4.2 基于时延定位(TDOA) 18-20 2.4.3 基于波达方向定位(AOA) 20 2.4.4 基于信号强度的定位(RSSI) 20 2.4.5 基于测距定位算法的分析和比较 20-21 2.5 无需测距的定位算法 21-23 2.5.1 质心估计算法(CE) 21 2.5.2 DV - Hop 算法 21-22 2.5.3 无需测距定位算法的分析和比较 22-23 2.6 位置计算方法 23-26 2.6.1 三边测量法 23-24 2.6.2 三角测量法 24-25 2.6.3 最小二乘估计法 25-26 第3章 能量衰落模型及其算法 26-35 3.1 能量衰落模型 26-28 3.2 基于能量模型的目标定位算法 28-34 3.2.1 最大似然(ML)估计算法 28-29 3.2.2 非线性最小二乘定位方法 29-32 3.2.3 约束最小二乘定位方法 32-34 3.3 小结 34-35 第4章 基于二进制数据的最大似然估计算法 35-45 4.1 无线传感器网络的实验模型 35-37 4.2 应用二进制数据的最大似然估计算法——BML 算法 37-39 4.2.1 试验区域的栅格化 38 4.2.2 构造似然矩阵L 38-39 4.2.3 目标位置估计 39 4.3 容错二进制最大似然估计算法——FTBML 算法 39-41 4.3.1 BML 算法的容错性分析 40 4.3.2 BML 似然函数的修正 40-41 4.4 质心容错二进制最大似然估计算法——CE- FTBML 算法 41-43 4.4.1 FTBML 算法复杂性分析 41-42 4.4.2 CE算法 42 4.4.3 CE- FTBML 算法 42-43 4.5 目标信号强度分析——CE- FTBMLe 算法 43-44 4.6 小结 44-45 第5章 仿真实验和结果分析 45-58 5.1 概述 45 5.2 实验仿真环境介绍 45-46 5.2.1 实验场景布置 45 5.2.2 仿真实验参数设置 45-46 5.2.3 算法性能的衡量指标 46 5.3 CE - FTBML 算法的仿真流程 46-49 5.4 目标定位算法性能分析 49-51 5.4.1 算法的容错性分析 49-50 5.4.2 算法的时间复杂度分析 50-51 5.5 参数设置对算法性能的影响 51-55 5.5.1 g 对算法性能的影响 51-53 5.5.2 阈值T 对算法性能的影响 53-54 5.5.3 传感器数目对算法性能的影响 54-55 5.6 CE- FTBMLe 算法性能分析 55-57 5.7 小结 57-58 第6章 结论与展望 58-60 6.1 全文工作总结 58-59 6.2 今后的研究方向 59-60 参考文献 60-64 攻读硕士研究生期间所发表论文 64-65 致谢 65
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器 > 传感器的应用
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