三维无线传感器网络中DV-Hop定位算法的研究

发布时间：2017-04-12 05:07

  本文关键词：三维无线传感器网络中DV-Hop定位算法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自无线传感器网络的不断发展以来,其对应用场景的需求越来越苛刻,尤其是当传感器节点被随机分布到凹凸不平的环境中时,它所产生的拓扑结构是非常不均匀且不可预测的。这种状况下,定位节点所处地理方位变得更加困难,而节点地理方位信息对于实现传感器节点接收到的周围的环境信息价值起着举足轻重的作用。这就意味着需要使用更强大的定位算法,以便适应复杂的三维环境。无线传感器网络中最常应用的定位技术是不需要测距的定位方法,这种定位方法只需要依靠网络连通性就可以定位节点,节点不需要额外昂贵的测量设备。其中定位算法DV-Hop结构相对简单且易理解,受到了广大研究者的关注。本文主要研究将算法DV-Hop应用到三维空间的算法3D-DV-Hop,分析算法3D-DV-Hop定位原理及影响其定位精确度的因素,以下为主要研究工作：1.针对三维空间中节点间距离估计误差增大,提出了基于动态误差调整的多跳距算法3D-DV-Hop,即算法3DMDV-Hop。算法首先是用均方根误差计算锚节点平均跳距,然后未知节点根据距离(跳数)信息将锚节点分组,并且根据距离动态调整每组中锚节点跳距,在组中根据均方根误差加权计算组跳距,最后未知节点根据组跳距估算到每组中锚节点距离。经过大量仿真实验和结果分析,表明算法3DMDV-Hop在定位精确度上要优于原始算法3D-DV-Hop一些2.为了更进一步地提高节点在三维空间中定位的精确度,将智能优化算法中的微粒群优化算法引入3D-DV-Hop算法,分析微粒群优化算法的原理,提出了基于改进微粒群优化的3D-DV-Hop算法。算法使用了均方根误差计算锚节点跳距,并对微粒群算法中参数惯性权重与信任系数实行动态计算,给出了基于凹函数的惯性权重和异步信任系数,使得算法能够更好的寻优。通过仿真实验表明,基于改进微粒群优化的3D-DV-Hop算法相比于基于原始微粒群优化的3D-DV-Hop算法,在定位精确度上表现得更好一些。
【关键词】：无线传感器网络 定位 3D-DV-Hop算法 多跳距 微粒群算法
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 论文研究工作12-13
• 1.5 论文组织结构13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 2 无线传感器网络概述及定位技术15-33
• 2.1 无线传感器网络概述15-21
• 2.1.1 无线传感器网络节点架构15-16
• 2.1.2 无线传感器网络体系架构16-18
• 2.1.3 无线传感器网络特点与挑战18-19
• 2.1.4 无线传感器网络应用场景19-21
• 2.2 无线传感器网络定位技术21-32
• 2.2.1 定位技术综述21
• 2.2.2 节点测距技术21-23
• 2.2.3 节点位置的基本计算方法23-27
• 2.2.4 不需要测距的定位方法27-30
• 2.2.5 定位算法性能相关评价30-32
• 2.3 本章小结32-33
• 3 基于动态误差调整的多跳距3D-DV-Hop定位算法33-50
• 3.1 引言33
• 3.2 三维WSN中算法DV-Hop的节点定位几何模型33-34
• 3.3 3D-DV-Hop定位算法原理分析34-39
• 3.4 影响算法3D-DV-Hop定位精确度的因素39-40
• 3.4.1 外界因素39
• 3.4.2 内部因素39-40
• 3.5 3DMDV-Hop定位算法的研究40-45
• 3.5.1 均方根误差计算平均跳距值41-42
• 3.5.2 动态误差调整未知节点的多跳距值42-44
• 3.5.3 3DMDV-Hop算法定位流程44-45
• 3.6 仿真实验与分析45-49
• 3.6.1 锚节点比率对定位精确度的影响46-47
• 3.6.2 总节点个数对定位精确度的影响47-48
• 3.6.3 节点通信半径对定位精确度的影响48-49
• 3.7 本章小结49-50
• 4 基于改进微粒群优化的3D-DV-Hop定位算法50-63
• 4.1 引言50
• 4.2 微粒群优化算法研究50-55
• 4.2.1 基本微粒群优化算法50-53
• 4.2.2 改进的微粒群优化算法53-55
• 4.3 目标函数分析55
• 4.4 基于改进微粒群优化定位算法的流程55-57
• 4.5 仿真实验与分析57-62
• 4.5.1 锚节点比率对定位精确度的影响58-59
• 4.5.2 总节点个数对定位精确度的影响59-60
• 4.5.3 节点通信半径对定位精确度的影响60-61
• 4.5.4 节点定位误差比较61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 总结与展望63-66
• 5.1 研究总结63-64
• 5.2 研究展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 林新霞;郭建辉;;传感器技术发展与前景展望[J];工业仪表与自动化装置;2011年02期

2 唐琳;;物联网体系结构与组成模型研究[J];赤峰学院学报(自然科学版);2013年02期

3 王峰;梁彦;程咏梅;;传感器网络中的传感器管理研究[J];计算机测量与控制;2007年02期

4 赵志刚;黄树运;王伟倩;;基于随机惯性权重的简化粒子群优化算法[J];计算机应用研究;2014年02期

5 余华平;郭梅;;面向管道系统的无线传感器网络三维节点部署算法[J];智能系统学报;2013年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 魏成波;无线传感器网络节点三维非测距定位算法研究[D];中南大学;2011年

2 李峙;基于无需测距的无线传感器网络节点定位算法研究[D];华中师范大学;2008年

3 白波;无线传感器网络节点自身定位算法的研究[D];东北大学;2008年

4 罗湘云;无线传感器网络中非测距定位算法研究[D];南昌大学;2012年

5 徐志云;无线传感网虚拟IPv6网关设计与实现[D];南京邮电大学;2013年

6 李冬;基于DV-Hop的无线传感器网络定位算法研究与改进[D];南京理工大学;2013年

7 李江雯;无线传感器网络非测距定位算法研究[D];重庆大学;2013年

  本文关键词：三维无线传感器网络中DV-Hop定位算法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：300761