基于节点移动性的水下无线传感器网络定位技术的研究
本文关键词：基于节点移动性的水下无线传感器网络定位技术的研究
【摘要】：传统的水下无线传感器网络的节点定位大多数是基于静态节点的定位。然而,在真实的水环境中,传感器节点很容易受到水体流动、水下扰动及水生动物触碰引发移动,当这些节点移动至脱离参考节点的通信范围时,将无法借助于参考节点来实施对自身的定位,这种节点就成为了孤立节点。为了解决孤立节点问题,本文提出了一种基于直线拟合的UWSN多级定位方法,其主体思想是考虑将参考节点与普通节点之间的其他节点作为路由节点,这些路由节点可以转发来自参考节点的数据给普通节点。参考节点信息的转发路径不止一条,可以使用贪心法从众多路径中选取一条转发次数最少的记录写入路由表中;然后,根据路由表将这条折线形的路径采用余弦定理递归的算法拟合成直线距离,这条直线距离就是近似的参考节点与普通节点之间的距离;最后,利用三边测量法对普通节点实施定位。仿真结果表明拟合直线后的定位算法精度更高。在文章的最后实现了一个简单的基于ZigBee技术的传感器节点定位原型系统,通过在传感器节点芯片上下载Z-Stack协议栈代码,节点间就可以使用射频进行通信,再结合定位算法就可以实现对传感器节点的定位。最后,文章统计了原型系统中节点的定位平均精度。
【关键词】：水下无线传感器网络 多级定位 孤立节点
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.3;TP212.9
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 专用术语注释表8-9
- 第一章 绪论9-17
- 1.1 水下无线传感器网络概述9-15
- 1.1.1 UWSN与WSN的异同9-10
- 1.1.2 UWSN的特点10-11
- 1.1.3 UWSN关键技术11-13
- 1.1.4 UWSN的应用13
- 1.1.5 UWSN定位架构13-15
- 1.2 国内外研究现状15-16
- 1.3 本文的研究内容及贡献16
- 1.4 文章组织结构16-17
- 第二章 UWSN定位技术的相关研究17-30
- 2.1 Range-Based和Range-Free方法17-21
- 2.1.1 Range-Based方法17-20
- 2.1.2 Range-Free方法20-21
- 2.2 分布式定位和集中式定位21-26
- 2.2.1 分布式定位技术21-25
- 2.2.2 集中式定位技术25-26
- 2.3 解决孤立节点问题的定位方法26-29
- 2.4 本章小结29-30
- 第三章 基于直线拟合的UWSN多级定位算法30-45
- 3.1 引言30
- 3.2 算法详细设计30-39
- 3.2.1 总体思路30-32
- 3.2.2 算法步骤32-36
- 3.2.3 拟合直线方法36-39
- 3.3 误差分析39-42
- 3.3.1 距离误差39-40
- 3.3.2 拟合直线误差40-41
- 3.3.3 定位误差41-42
- 3.4 仿真与分析42-44
- 3.5 本章小结44-45
- 第四章 原型系统45-56
- 4.1 ZigBee定位系统介绍45-48
- 4.1.1 ZigBee硬件介绍45-46
- 4.1.2 Z-Stack协议栈介绍46-48
- 4.2 定位系统实现48-54
- 4.2.1 定位系统概述48-50
- 4.2.2 网关实现50-52
- 4.2.3 参考节点实现52-53
- 4.2.4 普通节点实现53
- 4.2.5 PC机对节点定位53-54
- 4.3 定位系统演示54
- 4.4 实验结果分析54-55
- 4.5 本章小结55-56
- 第五章 总结与展望56-57
- 参考文献57-60
- 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文60-61
- 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利61-62
- 致谢62
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