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物联网传感节点定位算法研究

作　者: 刘慧
导　师: 周开利
学　校: 五邑大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络节点定位 APIT B-APIT 定位覆盖率
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着物联网的快速发展,传感器技术已经开始得到了广泛的应用和关注,由它构成的无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)可以将数字世界和物理世界连接起来。现在国际上已经进行过的相关研究把它应用到了环境的保护和监测、控制航空降落、定位军事目标和事故源等方面。位置信息对WSN的监测活动非常重要；同时,利用节点位置信息还可以改进路由算法,改善路由效率等。在目前的应用中,全球定位系统(GPS)是使用最广泛的定位系统,但考虑到其花费较高,适用环境有限,采用GPS定位节点是极其奢侈的。因此,节点定位算法已成为无线传感器网络的重点的研究方向。本文研究了基于测距和与距离无关的这两大类定位算法的原理和性能,前者通过TOA, RSSI, AOA, TDOA等技术测得未知节点与锚节点的实际方位或距离来计算出未知节点的位置,此类算法定位精度高,但花费较多,硬件复杂,周围环境容易对结果造成影响。相对而言,后者不需要直接测量未知节点与锚节点之间的距离,能够在保证一定的定位精度的前提下,简化对硬件条件的要求,同时有较好的能效性,因而得到广泛的研究与应用。接着详细分析研究了APIT这种传统的与距离不相关的定位算法。对于APIT算法定位覆盖率低的缺陷,给出了B-APIT改进算法,并用MATLAB对改进算法进行了仿真。仿真实验结果表明,改进算法在不降低APIT算法定位精度的前提下,有效地改善了其定位覆盖率,且算法的容错性和自适应性良好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9
  1.2 国内外的研究现状  9-11
  1.3 本论文的研究内容与组织结构  11-13
第2章无线传感器网络及节点定位概述  13-39
  2.1 无线传感器网络简介  13-20
    2.1.1 无线传感器网络的概念及发展历程  13-14
    2.1.2 无线传感器网络体系结构  14
    2.1.3 传感器节点的结构  14-16
    2.1.4 无线传感器网络通信协议  16-17
    2.1.5 无线传感器网络的特点  17-18
    2.1.6 无线传感器网络的应用领域  18-20
  2.2 无线传感器网络的核心技术  20-23
  2.3 无线传感器网络定位简介  23-35
    2.3.1 节点定位的基本概念  23
    2.3.2 节点位置的计算方法  23-27
    2.3.3 节点间角度或距离测量技术  27-30
    2.3.4 与距离无关的定位机制  30-35
  2.4 节点定位算法的分类  35-36
  2.5 节点定位算法的性能分析  36-37
  2.6 本章小结  37-39
第3章 APIT定位算法分析  39-48
  3.1 APIT定位算法  39-44
    3.1.1 APIT定位算法原理  39-40
    3.1.2 APIT算法的理论基础  40-41
    3.1.3 APIT算法的测试机制  41-42
    3.1.4 获取三角形重叠区域  42-43
    3.1.5 APIT算法定位步骤  43-44
  3.2 APIT算法仿真与性能分析  44-47
    3.2.1 APIT算法的优势  44-46
    3.2.2 APIT定位算法存在的问题  46-47
  3.3 本章小结  47-48
第4章 B-APIT改进算法  48-52
  4.1 Bounding-Box算法原理  48-49
  4.2 B-APIT算法改善定位覆盖率的方法  49-50
  4.3 B-APIT算法实现的步骤  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章 B-APIT算法的仿真与分析  52-58
  5.1 仿真实验与结果分析  52-56
  5.3 B-APIT改进算法性能分析  56-57
  5.4 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-62
攻读学位期间发表论文  62-63
致谢  63

物联网传感节点定位算法研究

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