无线传感器网络DV-Hop定位算法的优化及其应用分析

发布时间：2017-06-24 13:03

  本文关键词：无线传感器网络DV-Hop定位算法的优化及其应用分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代科学技术的进步,人们实现了构建大型无线传感器网络的愿景。集中诸多特点于一体,无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)技术发展和应用成为诸多学者的研究课题。无线传感器网络以其自组网特性,进一步拓张了人类的视野,使人们更加安全、便捷地获取信息,使人类能够探索不适宜人类活动或者人类无法到达的区域,直接、高效的获取人类需要的信息。无线传感器网络是一种Ad-hoc网络且具备传感能力,能够实现对目标区域或特定对象的数据传感,并将获取的数据信息传输至系统的远程端。在实际的场景中,很多场合或区域不适宜人类活动或者人类无法到达,要实现对这样的场合或者区域实现监测,数据必须以无线的方式传输,且要部署较多的节点来实现对数据传输的通道。在一些大规模的实际场合中,例如水质监测、泥石流灾害监测,等,都需要无线传感器网络来实现。在无线传感器网络中,传感器节点位置是WSN各种应用的支撑基础之一。人们通过无线传感器网络获取数据,并解读数据背后所代表的含义,其中,能够获取数据所代表的位置信息具有不可替代的作用。不具备位置信息的数据,不能反应监测区域或者特定目标的相关活动或者变化,数据本身就失去了实用价值。在无线传感器网络的诸多应用中,例如战场监测、精准农业、远程医疗和智能交通等,远程端或者其他节点都需要获取精确的位置信息。由于无线传感器网络自身组织特点,对网络中节点进行定位的各种有效算法和改进工作,已经成为更加具体的研究方向和内容。本文对现有的定位算法和技术进行了相关研究。本文介绍了无线传感器网络的研究现状,主要的研究方向和课题,无线传感器网络的体系结构,详细的介绍了定位算法,同时,分析了了作为定位算法的支撑的数学理论,并介绍了定位算法分类。重点对无需测距定位算法中的质心算法、APIT定位算法、DV-Hop定位算法进行了详细介绍。本文在分析DV-Hop定位算法自身缺陷后,提出了两种改进思想：补偿和修正,并基于两种改进思想提出了四种改进算法。为了验证改进算法的有效性和可靠性,通过实验仿真对四种改进算法进行了仿真对比,并结合具体改进算法思想,进行了详尽的分析和说明。之后,对WSN的应用场合的具体特点进行了总结,结合改进算法自身的优势,阐述了本文改进算法的实用性。最后,对整体的研究工作做了概括,分析了所做工作的不足和缺点,并结合现有定位算法的研究和发展趋势,对未来的工作定下新的基调和方向。
【关键词】：DV-Hop定位算法 无线传感器网络 定位精度 补偿 修正
【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
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-13
• 1.3 主要研究内容13
• 1.4 本文主要内容及结构13-15
• 第2章 定位算法的原理介绍15-27
• 2.1 无线传感器网络概述15
• 2.2 无线传感器网络体系构架15-17
• 2.3 无线传感器网络定位算法17-25
• 2.3.1 支撑算法的基本理论18-21
• 2.3.2 基于无需测距的定位算法简介21
• 2.3.3 质心算法21-22
• 2.3.4 DV-Hop算法22-24
• 2.3.5 APIT算法24-25
• 2.4 定位算法评价标准25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 改进型WSN节点定位算法27-45
• 3.1 DV-Hop定位算法27
• 3.2 问题描述27-29
• 3.3 补偿思路29-36
• 3.3.1 锚节点新链表法29-31
• 3.3.2 锚节点加权法31-34
• 3.3.3 曲线拟合法34-36
• 3.3.3.1 最小二乘法曲线拟合34-35
• 3.3.3.2 曲线拟合算法35-36
• 3.4 修正思路36-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 算法实现及实验分析45-63
• 4.1 实验平台及实验环境45
• 4.2 主要性能参数45-47
• 4.3 主要性能参数对比47-62
• 4.3.1 补偿思想改进算法性能47-53
• 4.3.1.1 新链表和锚节点加权改进算法性能47-51
• 4.3.1.2 曲线拟合改进算法性能51-53
• 4.3.2 修正思路改进算法性能53-62
• 4.4 改进算法总结62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 算法的应用分析63-65
• 5.1 算法应用场景分析63
• 5.2 环境监测应用63
• 5.3 动物活动监测63-64
• 5.4 泥石流灾害监测64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 结论与展望65-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间取得的科研成果69-70
• 发表论文69
• 专利申请69-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 林金朝;李小玲;刘海波;;无线传感器网络DV-Hop算法改进与性能[J];重庆大学学报;2010年02期

2 朱海荣;李平;程剑;;基于改进PSO算法的WSN覆盖优化方法[J];计算机工程;2011年08期

3 曾桂秀;赖旭芝;吴敏;;一种分布式无线传感器网络节点定位新算法[J];计算技术与自动化;2006年04期

4 王建刚,王福豹,段渭军,李晶;无线传感器网络分布式节点定位算法研究[J];计算机应用;2005年11期

5 金纯;叶诚;韩志斌;韩刚;周晓军;;无线传感器网络中Dv-Hop定位算法的改进[J];计算机工程与设计;2013年02期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张海涛;无线传感网中数据传输调度研究[D];北京邮电大学;2012年

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本文编号：478238