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无线传感器网络定位技术与路由协议研究

作 者: 方海涛
导 师: 雷菁
学 校: 国防科学技术大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 无线传感器网络 定位技术 RSSI DV-HOP 路由协议 EADEEG
分类号: TN929.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 11次
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内容摘要


作为一种方便有效的短距离、低功耗无线网络技术,无线传感器网络已成为当前深受学术界和工业界关注的研究领域,它在科学研究、灾害预警、环境监测、战场监视、智能交通、工农业生产、日常生活中得到了越来越广泛的应用。其中,节点定位和路由协议作为无线传感器网络两种关键技术,一直是近年来研究的重点问题。本文主要由三部分组成:第一部分内容主要围绕无线传感器网络的定位技术展开研究,在比较分析现有经典定位算法的基础上,提出了一种基于RSSI修正的改进型DV-HOP算法。该算法保持了RSSI测距算法和DV-HOP算法实现简单、硬件要求低的优点;克服了DV-HOP算法定位精度受网络节点分布不均影响较大的问题;并具有环境适应性强的特点,适用于复杂多变的应用环境。仿真实验表明改进型DV-HOP算法能够有效降低测距和定位误差。第二部分内容主要针对无线传感器网络路由协议展开研究。通过对几种典型路由协议算法进行仿真分析,表明EADEEG路由协议成簇结构和簇头选择较其它协议更为合理,簇头分布更加均匀,当基站置于监控区域以外时,该协议使网络具有更长的工作寿命。第三部分在EADEEG协议成簇算法的基础上,提出了一种改进型EADEEG路由协议,进一步平衡和降低能量消耗,增强网络鲁棒性。其思想主要体现在:1)通过修正根簇头选择概率和动态调整稳定阶段运行时间来平衡根簇头的能量消耗;2)提出了基于较小连通支配集的路由树建立算法,使得路由路径和拓扑结构更为合理,从而优化节点总的能量消耗;3)引入动态成簇半径思想,使成簇半径随着存活节点数量的变化而变动,降低了网络出现孤立节点和网络分片无法连通的概率,增强了网络健壮性。仿真表明,改进型EADEEG路由协议能够更好平衡各节点能量消耗从而延长网络生命周期,该特点在基站距离监控区域较远时表现更为明显。

全文目录


目录  4-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 研究意义  13
  1.3 本文主要内容和组织结构  13-16
第二章 无线传感器网络及其相关技术  16-22
  2.1 无线传感器网络基本结构  16-17
  2.2 无线传感器网络的特点及性能指标  17-19
    2.2.1 无线传感器网络特点  17-18
    2.2.2 无线传感器网络性能评价指标  18-19
  2.3 无线传感器网络的关键技术  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 无线传感器网络节点定位算法研究  22-41
  3.1 无线传感器网络节点定位机制概述  22-27
    3.1.1 节点定位的基本原理  22-25
    3.1.2 节点定位算法分类与评价要素  25-27
  3.2 典型的定位算法分析与比较  27-32
    3.2.1 算法介绍和分析  27-31
    3.2.2 几种算法比较与选型  31-32
  3.3 基于 RSSI 修正的改进型 DV-HOP 算法  32-40
    3.3.1 RSSI 定位算法  32-33
    3.3.2 DV-HOP 算法  33-35
    3.3.3 基于 RSSI 修正的改进型 DV-HOP 算法  35-37
    3.3.4 仿真实验与分析  37-39
    3.3.5 算法评价  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 无线传感器网络路由协议研究  41-60
  4.1 路由协议特点与分类方法  41-43
    4.1.1 路由协议的特点  41-42
    4.1.2 路由协议的分类方法  42-43
  4.2 路由协议设计中需要考虑的关键问题  43-44
  4.3 典型的无线传感器网络路由协议介绍与分析  44-50
    4.3.1 泛洪协议和闲聊法  44-46
    4.3.2 SPIN 协议  46-47
    4.3.3 LEACH 协议  47-48
    4.3.4 EECS 协议  48-49
    4.3.5 EADEEG 路由协议  49-50
  4.4 典型路由协议的仿真与对比  50-59
    4.4.1 成簇结构与簇头选择仿真对比  51-54
    4.4.2 网络寿命仿真对比  54-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章 改进型 EADEEG 路由协议  60-84
  5.1 改进型 EADEEG 路由协议算法过程  60-77
    5.1.1 均衡网络节点能量消耗  60-68
    5.1.2 降低网络能量消耗  68-76
    5.1.3 增强网络健壮性  76-77
  5.2 改进型 EADEEG 算法性能评估  77-83
  5.3 本章小结  83-84
第六章 结束语  84-86
  6.1 工作总结  84
  6.2 存在的不足和工作展望  84-86
致谢  86-87
参考文献  87-90
作者在学期间取得的学术成果  90

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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