多维标度定位及移动锚节点凸规划定位算法研究

发布时间：2017-05-15 00:01

  本文关键词：多维标度定位及移动锚节点凸规划定位算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在无线传感器网络应用中,环境科学、交通管理、医疗卫生、军事反恐、空间探测和灾害监测等,必须以知道信息的具体来源位置作为保障。因此,节点定位技术在无线传感器中占据着十分重要、不可或缺的地位。在实际的环境中,常常会遇到不规则的网络拓扑、复杂的传播环境、不均匀的节点部署等问题,这对定位算法的性能提出更高的要求。本文对已有定位算法进行研究分析,考虑已有算法的不足,针对定位算法在理想环境与非理想环境下的定位性能展开研究。通过理论性研究,本文提出了相应的改进算法,以满足于定位算法适用性要求。本文的主要工作如下:1.针对经典多维标度定位算法MDS-MAP(C)以及移动锚节点凸规划定位算法展开研究,分析了原始算法的基本原理、定位性能等。2.由于基于RSS的MDS-MAP(C)采用最短路径距离代替欧氏距离,并利用SVD分解求解节点位置,定位精度有待提高。本文针对MDS-MAP(C)算法的不足,提出了一种基于最短路径距离矩阵修正的MDS-DMC定位改进算法。算法通过启发性搜索来改善最短路径距离与欧氏距离之间的误差,并利用smacof算法代替SVD分解,提高了定位精度,并用提高对不规则网络的适应性。实验结果表明,改进算法比原算法具有更高的定位精度,并可以更好地适应不同的网络模型。3.为了提高无线传感器网络的节点定位精度,对相关文献进行了研究,在移动锚节点凸规划定位算法的基础上提出了一种改进的移动锚节点凸规划定位算法。该算法对原始作了以下改进:利用正半定松弛方法扩大求解问题的可行域,以降低求解优化问题的计算复杂度;采用局部梯度下降法进行迭代优化来逼近最优估计,以提高优化问题的求解精度。实验结果表明,改进算法比原算法具有更高的定位精度,并可以更好地适应不同的网络规模。综上,本论文围绕节点定位算法的定位性能对无线传感器网络典型算法展开了研究,提出了两个改进算法,并通过仿真实验进行验证。实验结果表明,提出的两个算法满足了精度高、复杂度低、效率高、成本低的实际需求。改进算法不仅具有重要的研究意义,更具有广泛的实际应用价值。
【关键词】：无线传感器网络 节点定位算法 多维标度定位 凸规划定位 移动锚节点
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文主要工作13-14
• 1.4 论文组织结构14-16
• 第二章 无线传感器网络节点定位理论16-27
• 2.1 定位技术概述16-18
• 2.1.1 传统定位技术16-17
• 2.1.2 传感器网络定位技术17-18
• 2.1.3 传感器网络定位特性18
• 2.2 定位相关基本理论18-23
• 2.2.1 传感器节点的分类19
• 2.2.2 定位基本概念描述19-20
• 2.2.3 节点位置计算方法20-23
• 2.3 常用定位技术23-26
• 2.3.1 测距相关定位技术23-26
• 2.3.2 测距无关定位技术26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 节点定位算法27-37
• 3.1 定位算法的分类27-28
• 3.2 定位算法性能评价28-30
• 3.3 典型的定位算法30-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章基于最短路径距离修正的多维标度定位算法37-47
• 4.1 问题描述37-38
• 4.2 改进的MDS-DMC算法38-40
• 4.3 实验仿真40-46
• 4.3.1 理想传输模型的定位40-43
• 4.3.2 非理想传输模型的定位43-46
• 4.3.3 平均定位误差与连通度46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 改进的移动锚节点凸规划定位算法47-56
• 5.1 算法模型47-48
• 5.2 问题描述48-49
• 5.3 改进凸规划定位算法49-51
• 5.4 实验仿真51-55
• 5.4.1 理想传输模型的定位52-53
• 5.4.2 非理想传输模型的定位53-54
• 5.4.3 锚节点传输半径参数的定量分析实验54-55
• 5.4.4 未知节点密度参数的定量分析实验55
• 5.5 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考 文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间的研究成果62-63

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本文编号：366467