基于测距的无线传感网定位算法的研究

发布时间：2017-10-16 12:28

  本文关键词：基于测距的无线传感网定位算法的研究

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【摘要】：无线传感器网络是由大量处于移动或静止状态的传感器节点组成。这些节点的硬件成本较低、体积结构较小。它们可以通过机器撒播或是人工部署的方式被随机安置在监测区域内,通过节点本身携带的具有无线通讯功能的收发装置自组织形成具有多跳结构的网络系统。无线传感器网络的研究领域很多,譬如路由算法、信息安全问题、能源功耗、数据采集与处理等等。其中,传感器节点的定位技术是一项十分重要的基本核心技术。这是因为位置信息对整个传感器网络的监测活动至关重要,是网络终端用户采取手段和作出决策的前提依据。因此,对于国内外研究者而言,定位已成为研究讨论的热点。本论文系统论述了无线传感网的定义、组成以及相关定位算法。其中,定位研究中的各种主要技术和算法,总体分为基于测距和非基于测距两大类。二者在硬件开销和定位精度上有所倾向。为了获取更高的定位精度,本论文重点研究测距定位算法。在综合考虑了传感器节点的硬件体积大小、能源消耗、软硬件成本等现实因素的基础上,本论文采用基于RSSI的测距技术来作为本次研究中传感器节点之间的距离测量方法。由于地理位置、环境因素对测距结果产生影响,导致以现有的RSSI模型进行距离计算时产生的误差较大。因此本论文在深入研究了无线电信号传播路径耗损模型的基础上,提出了改进的测距数据处理方法。首先对原始测距实验采集到的数据进行高斯拟合,剔除差距较大的数据,然后取均值计算作为当前节点的RSSI测量值,并在此基础上优选信标节点,以此来减小测量误差,最后通过MATLAB仿真验证。仿真结果表明,通过上述方法,可以得到了较为准确的测距结果,对测距误差有了一定的改善。此外,本论文还对无线传感网中基于测距的定位算法进行了大量的理论研究。综合考虑各算法的定位精度和代价后选择三角形质心定位算法作为研究对象,并进行深入的理论分析和实验仿真。通过仿真实验结果发现,该算法在减小定位误差上有着效率较低、定位稳定性不高等问题。为此,本论文将近似三角形内点判定策略和加权影响因子引入到原算法中,以期对算法进行改进,最后采用MATLAB进行仿真。仿真结果表明：在减小定位误差和稳定性上,改进的三角形加权质心定位算法具有更高的效率和性能,一定程度上提高了未知节点的定位精度。
【关键词】：无线传感网 RSSI测距技术 高斯拟合 质心定位算法 加权因子
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 选题背景和研究意义12-13
• 1.2 国内外相关技术的研究现状13-18
• 1.2.1 无线传感网的研究现状13-15
• 1.2.2 定位技术的研究现状15-18
• 1.3 WSN的应用领域18-20
• 1.4 论文研究内容与结构20-22
• 第2章 无线传感网的定位技术概述22-29
• 2.1 无线传感器网络的基本概念22-24
• 2.1.1 定义和组成结构22-23
• 2.1.2 传感器节点结构23-24
• 2.2 WSN中的定位技术及其相关概念24-26
• 2.3 定位算法的评价标准26-29
• 第3章 定位算法概述29-40
• 3.1 基于非测距的定位算法29-34
• 3.1.1 APIT定位算法29-30
• 3.1.2 质心定位算法30-31
• 3.1.3 DV-HOP定位算法31-33
• 3.1.4 凸规划定位算法33-34
• 3.1.5 基于非测距的几种定位算法的比较34
• 3.2 基于测距的定位算法34-40
• 3.2.1 测距技术34-36
• 3.2.2 几种基于测距的定位方法分析比较36
• 3.2.3 基于测距的计算方法36-40
• 第4章 基于RSSI测距修正的三角形加权质心定位算法40-47
• 4.1 RSSI测距处理40-43
• 4.1.1 RSSI测量值的影响因子40-41
• 4.1.2 RSSI测距的数学模型41-42
• 4.1.3 RSSI测距值的修正方法42-43
• 4.2 优选参考信标节点模型43
• 4.3 改进的质心定位算法43-47
• 4.3.1 三角形质心定位算法43-45
• 4.3.2 加权三角形质心定位算法45-47
• 第5章 定位算法性能仿真与分析47-56
• 5.1 MATLAB 2013仿真工具47
• 5.2 衡量定位算法的指标的量化47-48
• 5.3 仿真测距模型48-49
• 5.4 基于测距修正的三角形加权质心定位算法的仿真49-51
• 5.5 算法流程图51-53
• 5.6 仿真结果53-56
• 第6章 工作总结与展望56-58
• 6.1 本课题主要完成的工作56-57
• 6.2 论文研究中的不足及对今后的展望57-58
• 参考文献58-62
• 攻读学位期间发表的学术论文目录62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘新华;李方敏;郑鹏;;一种分布式的无线传感器网络Range-free节点定位算法[J];传感技术学报;2008年01期

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本文编号：1042666