基于蒙特卡洛的无线传感网移动节点定位研究

发布时间：2017-05-09 12:13

  本文关键词：基于蒙特卡洛的无线传感网移动节点定位研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息化科技的迅猛发展,作为一种集信息采集、通信和计算于一身的综合性平台,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)在家庭、医疗、工业和军事等领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中,多元化的监测任务和复杂的应用环境经常会使WSN节点发生移动,随之产生的关于移动WSN节点的定位问题已经成为国内外学者的研究热点之一。本文对WSN节点定位算法进行了分类研究,主要对蒙特卡洛移动节点定位算法(MCL)进行深入研究,针对MCL算法中定位精度不高、采样效率低下和低鲁棒性等缺陷,结合实际应用中面对不同的监测环境出现的不同问题,科学的提出了针对性的解决方法,进而得到更精准的定位信息。本论文的主要研究成果如下:(1)针对传感器节点的通信半径在实际应用中会由于节点的高度变化而发生变化这一现象,提出了一种结合跳\距转换模型的蒙特卡洛定位改进算法(HDMCL),利用节点间的跳数信息和跳\距转换模型得到一个精化的采样区域,取代了传统MCL算法利用通信半径确定的采样区域,HDMCL算法不仅解决了通信半径波动大的问题,而且在定位精度和采样效率上都有很大的提升。(2)考虑到锚节点的成本和功耗问题,针对低锚节点密度的WSN网络提出一种自主择优的蒙特卡洛定位算法(PWMCB),基于锚盒子信息,自主筛选出高精度的优质节点,用以辅助其他普通节点定位。结果显示该算法能大大提升节点的定位精度,提高网络的鲁棒性,并且在低锚节点密度的网络环境下优化效果更明显。(3)在PWMCB算法中优质节点坐标的计算阶段,利用节点运动的连贯性,引入节点前两个时刻的位置,提出MCMCB算法,赋予采样样本更科学的权值,使优质节点的坐标估计更精确,从而更好的辅助其他节点定位。(4)对HDMCL算法和PWMCB算法进行了仿真,并将仿真结果分别与MCL算法、MCB算法进行比较分析,验证了HDMCL算法和PWMCB算法的有效性和优越性。
【关键词】：无线传感网 移动节点定位 蒙特卡洛方法 跳\距转换 自主择优
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及研究意义8-9
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意义9
• 1.2 课题来源9-10
• 1.3 国内外研究现状10-12
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-12
• 1.4 学位论文的主要内容12-14
• 第二章 无线传感器网络14-22
• 2.1 无线传感器网络概述14-18
• 2.1.1 无线传感器网络的体系结构14-15
• 2.1.2 无线传感器网络的特点15-17
• 2.1.3 无线传感器网络的应用领域17-18
• 2.2 无线传感器网络关键技术与挑战18-20
• 2.2.1 无线传感器网络的关键技术18-19
• 2.2.2 无线传感器网络技术面临的挑战19-20
• 2.3 无线传感器网络的发展趋势20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 无线传感器网络定位理论22-38
• 3.1 定位基本概念及术语22-24
• 3.1.1 定位基本概念22-23
• 3.1.2 定位常用术语23-24
• 3.2 静态WSN定位算法24-33
• 3.2.1 基于测距的定位算法24-30
• 3.2.2 基于非测距的定位算法30-33
• 3.3 移动WSN定位算法33-37
• 3.3.1 基于静态分割的定位算法33
• 3.3.2 基于贝叶斯估计的定位算法33-34
• 3.3.3 基于卡尔曼滤波的定位算法34-37
• 3.4 本章小节37-38
• 第四章 基于跳\距转换的蒙特卡洛移动传感网定位38-54
• 4.1 MCL算法38-43
• 4.1.1 蒙特卡洛方法38-39
• 4.1.2 MCL算法分析39-42
• 4.1.3 MCL算法优化思路42-43
• 4.2 HDMCL算法43-49
• 4.2.1 节点信息洪泛阶段43-44
• 4.2.2 跳\距转换模型44-47
• 4.2.3 预估计坐标的确定47-48
• 4.2.4 环形采样区域的确定48-49
• 4.3 HDMCL算法的特殊处理49-50
• 4.4 HDMCL算法性能分析50-53
• 4.4.1 参数设置50-51
• 4.4.2 仿真结果及性能分析51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 一种自主择优的蒙特卡洛移动传感网定位算法54-72
• 5.1 MCB算法54-56
• 5.1.1 锚盒子54-55
• 5.1.2 MCB算法实现55-56
• 5.2 一种自主择优的蒙特卡洛移动节点定位算法56-64
• 5.2.1 未知节点的锚盒子面积求值57-58
• 5.2.2 基于锚盒子的自主择优策略58-59
• 5.2.3 结合运动连贯性计算辅助锚节点坐标59-61
• 5.2.4 辅助定位61-64
• 5.3 PWMCB算法的特殊处理64-65
• 5.4 PWMCB算法仿真结果分析65-70
• 5.4.1 参数设置65-66
• 5.4.2 仿真结果及性能分析66-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-78

【参考文献】

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1 彭保;无线传感器网络移动节点定位及安全定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

  本文关键词：基于蒙特卡洛的无线传感网移动节点定位研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：352477