基于DV-Hop的无线传感器网络定位算法研究及改进

发布时间：2017-10-14 06:19

  本文关键词：基于DV-Hop的无线传感器网络定位算法研究及改进

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【摘要】：节点定位技术是无线传感器网络最关键的技术之一,非测距算法在大型传感器网络中占有重要的地位,特别是在环境、军事、智能空间等领域具有广泛的应用前景。DV-Hop定位算法是非测距算法的典型代表,具有定位方法简单、定位精度相对较高、成本和计算开销都比较小等优点。但此算法的缺点是用跳段距离代替直线距离,在随机分布的无线传感器网络中误差相对较大。本文在前人研究的基础上进行了研究与改进,主要内容如下:1)分析了原始DV-Hop算法的定位过程与该算法存在的误差因素主要包括:跳数、平均跳距、定位计算方法。仿真对比了部分DV-Hop经典改进算法,实验结果表明,经典改进算法存在改进单一化、定位精度不足等问题。2)针对跳数因素带来的误差,提出了在数据包格式中增加跳数阈值的方法,保证满足定位条件的基础上去除定位误差较大的数据,实验结果表明,在本文的仿真环境下,合理的优化跳数阈值最高能够提高节点7%的定位精度。3)针对平均跳距带来的定位误差,结合跳数优化后所有锚节点的平均跳距,提出了一种平均跳距的修正方法,仿真实验表明,该改进方法充分利用了优选后锚节点的信息,比采用最近单一锚节点定位精度更高。4)在定位计算方法上,该步改进主要包括节点坐标初值估计和终值估计。在初值估计方面,锚节点较少时采用最小最大(Min-Max)算法求解,锚节点数较多时采用最小二乘法求解。在终值估计方面,采用拟牛顿算法对初值估计结果进行迭代寻优。仿真结果表明,该算法比原始DV-Hop算法精度提高约40%,比文献中经典改进算法精度提高约15%-20%。
【关键词】：节点定位 DV-Hop定位算法 平均跳距 跳数优化 拟牛顿算法
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 绪论17-23
• 1.1 选题背景及意义17-18
• 1.2 无线传感器网络研究现状18-19
• 1.3 定位技术研究现状19-21
• 1.4 本文的研究内容21-23
• 2 无线传感器网络23-39
• 2.1 无线传感器网络体系23-26
• 2.2 节点定位技术26-31
• 2.3 定位技术分类31-36
• 2.4 定位算法的性能评价指标体系36-37
• 2.5 本章小结37-39
• 3 DV-Hop定位算法误差研究及性能仿真39-55
• 3.1 DV-Hop算法描述及原理分析39-42
• 3.2 现有DV-Hop定位算法的改进研究42-49
• 3.3 DV-Hop算法误差分析49-51
• 3.4 DV-Hop算法性能分析51-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 基于平均跳距修正拟牛顿迭代的无线传感器定位算法55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 跳数优化55-57
• 4.3 平均跳距改进57-60
• 4.4 拟牛顿优化算法60-65
• 4.5 定位算法实现65-66
• 4.6 实验结果及分析66-72
• 4.7 本章小结72-73
• 5 总结73-75
• 5.1 论文主要工作73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-80
• 作者简历80-82
• 学位论文数据集82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 马祖长,孙怡宁;无线传感器网络节点的定位算法[J];计算机工程;2004年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 吴嘉玮;一种改进的无线传感器网络DV-Hop定位算法的研究[D];东华大学;2013年

2 徐肖肖;基于煤矿物联网的智能定位终端的设计及定位研究[D];中国矿业大学;2014年

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本文编号：1029472