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基于能量控制的无线传感器网络节点自定位算法研究

作　者: 张作良
导　师: 刘文远
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 无线传感器网络节点定位能量控制加权 PWC PDV-Hop
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
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内容摘要

节点定位技术是无线传感器网络应用中的基本技术之一。没有节点位置信息的监测消息是毫无意义的。在无线传感器网络中,调节节点发射能量可以影响节点能耗、定位性能以及网络拓扑结构。本文在分析了现有的无线传感器网络定位算法的基础上,结合节点能量控制技术,提出了两种节点定位算法:基于能量级加权的质心定位算法(PWC)和基于能量控制的DV-Hop改进算法(PDV-Hop)。本文的研究工作主要为:首先,提出了一种基于能量级加权的质心定位算法——PWC定位算法:算法完全基于网络连通性,采用信标节点的能量级信息作为加权因子计算未知节点位置,体现了不同信标节点对质心计算结果的影响。算法减小了平均定位误差,是一种适合大规模传感器网络应用的节点定位算法。其次,提出了一种基于能量控制的DV-Hop改进算法——PDV-Hop定位算法:算法利用能量控制技术来改进估计距离的精度,并且通过设置定位精度门限,给出了对估计的定位节点坐标进行迭代求精的数值方法,从而进一步改善了定位精度。最后,选用Matlab7.0平台对本文提出的两种算法进行了仿真验证并进行了性能分析。结果表明:对于无线空间理想信号传播模型,PWC定位算法适用于对定位精度要求不是很高,但对网络生存周期要求较高的应用环境;然而在适当增加节点计算量和通信开销的条件下,PDV-Hop定位算法的定位精度有明显改善,适用于定位精度要求比较严格,但对能耗和网络生存周期要求不高的应用环境。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的研究背景  10-11
  1.2 研究意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
  1.4 本文的主要工作及结构  14-16
第2章无线传感器网络定位技术  16-27
  2.1 无线传感器网络概述  16-19
    2.1.1 节点结构  16-17
    2.1.2 网络结构  17-18
    2.1.3 特点  18-19
  2.2 无线传感器网络节点定位技术  19-26
    2.2.1 定位算法应具备的特点  20
    2.2.2 定位算法分类  20-24
    2.2.3 定位算法性能评价指标  24-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章基于能量级加权的质心定位算法  27-42
  3.1 能量控制技术  27-30
    3.1.1 定义  27
    3.1.2 作用  27-28
    3.1.3 对网络性能的影响  28-30
  3.2 质心定位算法  30-33
    3.2.1 概述  30-31
    3.2.2 流程图  31-32
    3.2.3 相关改进算法  32-33
  3.3 PWC 定位算法  33-41
    3.3.1 基本思想  34-37
    3.3.2 算法过程  37-39
    3.3.3 示例  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章基于能量控制的DV-Hop 改进算法  42-54
  4.1 DV-Hop 定位算法  42-47
    4.1.1 概述  43-45
    4.1.2 流程图  45-46
    4.1.3 相关改进算法  46-47
  4.2 PDV-Hop 定位算法  47-53
    4.2.1 基本思想  48-52
    4.2.2 算法过程  52-53
  4.3 本章小结  53-54
第5章算法仿真与结果分析  54-63
  5.1 仿真结果性能指标参数  54-55
  5.2 PWC 算法仿真  55-58
    5.2.1 仿真环境设置  55-56
    5.2.2 结果分析  56-58
  5.3 PDV-Hop 算法仿真  58-60
    5.3.1 仿真环境设置  58
    5.3.2 结果分析  58-60
  5.5 PWC 定位算法与PDV-Hop 定位算法的分析和比较  60-61
  5.6 本章小结  61-63
结论  63-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  70-71
致谢  71-72
作者简介  72

基于能量控制的无线传感器网络节点自定位算法研究

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