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无线传感器网络自定位算法的研究
作 者: 张明镇
导 师: 孟昭鹏
学 校: 天津大学
专 业: 计算机软件与理论
关键词: 无线传感器网络 分布式定位算法 测距无关 自定位
分类号: TP212.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术,应用领域广泛,如外部目标的定位和追踪,为网络提供命名空间,报告网络的覆盖质量,实现网络拓扑的自配置等,而网络自身定位是这些应用的基础。尽管密集部署是无线传感器网络的特点之一,但总会有一些不可达或连通度较低的未知节点存在,如何最大限度提高这些节点的定位精度是目前WSN定位领域的一个难题。本文对中、低密度网络下节点的定位问题进行了研究。针对目前大多数算法在中、低密度网络下定位误差较大,且易受网络拓扑变化影响的缺陷,本文在DV-HOP算法的基础上提出了WSADH算法,假设节点采用自由空间电波传播模型,采用加权平均的思想,利用跳数间的关系动态确定权重比例来计算平均每跳距离,同时本文采用选择信标节点的策略,选择三个信标节点的最优组合,利用三边测量法计算未知节点的位置,并作为迭代求精阶段的初始估计位置。该算法减小了利用单个信标节点估计每跳距离所带来的误差,增强了算法的稳定性,减少了迭代次数,提高了较低密度下未知节点的定位精度。WSADH算法和DV-HOP算法一样需要引入两次消息的洪泛传播,为降低通信开销,本文提出了一种基于节点密度的DADHL算法,根据Kleinrock-Silvester公式估算每跳间距,利用加权平均的思想和选择信标节点的策略来估计节点位置。DADHL算法将最短路径形成和节点间距离估计过程集成为一次洪泛传播,减小了通信开销,并利用迭代求精进一步提高了未知节点的定位精度。本文利用OMNeT++仿真工具,分析了WSADH算法和DADHL算法的定位性能,仿真结果表明:利用WSADH算法和DADHL算法进行节点定位,提高了定位精度,达到了预期的效果。
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全文目录
中文摘要 3-4 ABSTRACT 4-8 第一章 绪论 8-11 1.1 研究背景 8-9 1.2 国内外研究现状 9 1.3 研究内容 9-10 1.4 论文结构 10-11 第二章 无线传感器网络节点定位技术 11-21 2.1 定位技术简介 11-12 2.2 定位算法性能评价标准 12-13 2.3 定位算法的分类 13-14 2.3.1 物理定位与符号定位 13 2.3.2 绝对定位与相对定位 13 2.3.3 紧密耦合与松散耦合 13 2.3.4 集中式计算与分布式计算 13-14 2.3.5 基于测距技术的定位与无需测距技术的定位 14 2.3.6 粗粒度与细粒度 14 2.3.7 三角测量、场景分析和接近度定位 14 2.4 Range-based的典型定位算法 14-16 2.4.1 基于TOA的定位 15 2.4.2 基于TDOA的定位 15-16 2.4.3 基于AOA的定位 16 2.4.4 基于RSSI的定位 16 2.5 Range-free的典型定位算法 16-19 2.5.1 质心算法 17 2.5.2 DV-HOP算法 17-18 2.5.3 Amorphous定位算法 18 2.5.4 APIT定位算法 18-19 2.6 定位算法分析 19-20 2.6.1 Range-base定位算法的分析 19 2.6.2 Range-free定位算法的分析 19-20 2.7 本章小结 20-21 第三章 基于DV-HOP的WSADH定位算法 21-39 3.1 DV-HOP算法分析 21-22 3.2 WSADH算法 22-30 3.2.1 WSADH算法的理论基础 22-24 3.2.2 WSADH算法的实现步骤 24-30 3.3 仿真实验及性能分析 30-34 3.3.1 OMNeT++仿真软件简介 30 3.3.2 仿真环境设置 30-31 3.3.3 仿真结果与分析 31-34 3.4 WSADH算法的改进及推广 34-38 3.4.1 WSADH算法的改进 34-37 3.4.2 三维空间中的WSADH算法 37-38 3.5 本章小结 38-39 第四章 基于节点密度的DADHL算法 39-53 4.1 DADHL算法 39-43 4.1.1 DADHL算法的研究背景 39-40 4.1.2 DADHL算法的理论基础 40-42 4.1.3 加权平均节点跳距 42-43 4.2 DADHL算法的具体实现 43-48 4.2.1 DADHL算法的实现步骤 43-45 4.2.2 DADHL算法实现流程 45-48 4.3 DADHL算法仿真及性能分析 48-52 4.3.1 定位比例 48-49 4.3.2 定位误差 49-51 4.3.3 通信开销 51-52 4.4 DADHL算法的改进及推广 52 4.5 本章小结 52-53 第五章 结论与展望 53-56 5.1 论文总结 53-54 5.2 存在问题 54 5.3 工作展望 54-56 参考文献 56-59 发表论文和科研情况说明 59-60 致谢 60-61 附录A 61-63 附录B 63-64
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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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