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无线传感网络中基于余弦定理的改进APIT定位算法研究

作　者: 曾凡珍
导　师: 余敏
学　校: 江西师范大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络 节点定位 APIT 余弦定理 RSSI
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
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内容摘要


近年来随着传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通信等信息技术的快速发展，无线传感器网络成为物联网研究领域中的一个热点，得到了广泛的关注和应用。无线传感器网络中的节点定位技术即是通过一定的技术或算法确定未知节点的位置信息。在网络部署优化、路由协议、移动策略等技术中，节点的位置信息是不可或缺的，因此节点定位技术的研究是无线传感器网络其他关键技术研究和应用的前提与基础，具有十分重要的研究意义。目前无线传感器网络中节点定位技术有很多，最常见的分类方法是根据节点定位算法是否需要硬件设备支持，通过物理测量取得节点之间的距离来将定位算法分为基于测距（Range-Based）的定位算法和非测距（Range-Free）定位算法。基于测距的定位算法定位精度高，有较高的硬件要求，成本较高；非测距定位算法不需要额外的硬件设备，只依靠网络自身连通性和传感器节点间相互协作实现定位，成本低，能够满足众多实际应用的需求。本文的主要工作是针对非测距定位算法中典型的APIT算法进行深入研究。APIT定位算法是一种基于异构网络的定位算法，该算法对节点硬件要求不高，应用范围广泛，定位精度高。但是传统的APIT算法存在着一些不足，例如在近似三角形内点测试中容易发生Out-To-In和In-To-Out错误、算法的定位覆盖率低等问题。本文针对APIT算法的缺陷，提出改进算法CT-PIT算法。该算法提出一种基于余弦定理三角形内点测试方法，有效地解决了传统APIT算法中常发生误判事件的问题；然后根据未知节点是否存在包含其的信标节点三角形，将其分成两类分别进行定位：对于有三角形包含的未知节点，采用所有三角形交集区域质心作为定位位置，对于无三角形包含的未知节点但满足定位条件的节点，采用循环三遍测量法进行定位。最后本文通过仿真实验对两个算法性能进行比较，实验结果表明，CT-PIT算法在定位精度和定位覆盖率上都有明显的提高。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究背景  7
  1.2 研究目的与意义  7-8
  1.3 国内外研究现状  8-9
  1.4 本文研究内容  9-10
  1.5 论文组织结构安排  10-11
第二章 无线传感器网络及定位综述  11-27
  2.1 无线传感器网络概述  11-13
    2.1.1 网络特征  12-13
  2.2 节点定位技术概述  13-23
    2.2.1 基础定位方法  14-17
    2.2.2 基于测距的定位算法  17-20
    2.2.3 基于非测距的定位算法  20-23
  2.3 APIT 算法相关研究  23-26
    2.3.1 APIT 改进算法  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 基于余弦定理的改进 APIT 定位算法  27-39
  3.1 APIT 算法  27-31
    3.1.1 PIT 测试原理  27-29
    3.1.2 APIT 算法步骤  29-31
    3.1.3 APIT 算法流程图  31
  3.2 APIT 算法中的缺陷  31-33
  3.3 改进的 CT-PIT 定位算法  33-38
    3.3.1 CT-PIT 测试基本思想  33
    3.3.2 基于 RSSI 的信号传播模型  33-34
    3.3.3 CT-PIT 算法步骤  34-37
    3.3.4 CT-PIT 算法流程图  37
    3.3.5 CT-PIT 算法分析  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 仿真实验与结果分析  39-45
  4.1 仿真实验及算法概述  39-40
    4.1.1 参数设置  39
    4.1.2 实验算法流程及伪代码  39-40
  4.2 仿真实验结果分析  40-44
    4.2.1 信标节点密度对算法定位精度的影响  42-43
    4.2.2 信标节点密度对算法定位覆盖率的影响  43-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章 总结与下一步工作  45-47
  5.1 总结  45
  5.2 下一步工作  45-47
参考文献  47-51
致谢  51-52
在读期间公开发表论文及科研情况  52

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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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