基于信号强度比的WSN节点定位算法研究

发布时间：2017-11-03 19:19

本文关键词：基于信号强度比的WSN节点定位算法研究

【摘要】：无线传感器网络是由大量具有感知能力、计算能力和通信能力的传感器节点组成的自组织网络,它将逻辑上的信息世界和现实中的物理世界有机地融合在一起,在众多民用和军事领域都具有广泛的应用。在无线传感器网络应用中,传感器节点的位置信息在整个网络的生命周期内都至关重要。设计高效率、高精度、低能耗的节点定位算法,一直都是无线传感器网络研究的一个热点问题。在无线传感器网络定位技术中,节点定位测量方法主要包括测距测量方法和非测距测量方法,其中非测距测量方法的优势在于技术的实际应用成本较低。本文针对质心定位算法及其相关定位算法在定位精度及能量消耗方面存在的不足,结合定位技术中的非测距测量方法,分别提出了基于区域分割线的节点定位算法和基于信号强度等比线的节点定位算法。针对质心定位算法及改进的质心定位算法(ICLA)定位精度低的问题,提出了一种基于区域分割线的节点定位算法。该算法通过建立区域分割数学模型,将信标节点组成的三角形区域分割成若干个子区域,通过未知节点接收信标节点的信号强度比与区域分割线的信号强度比例因子的比较,确定未知节点所在子区域,利用该子区域的质心来估计未知节点的位置。仿真结果表明该算法与质心算法及ICLA定位算法相比,平均定位误差均有不同程度的降低。相同的仿真环境下,当节点通信半径低于20m时,由于未知节点通信范围内的信标节点数量较少,三种定位算法的平均定位误差均较大。当信标节点百分比为25%~35%,通信半径大于25m时,该算法的平均定位误差明显小于其他两种算法。针对质心定位算法及APIT定位算法平均定位误差大和信标节点依赖度较高等问题,提出了一种基于信号强度等比线的节点定位算法。该算法通过未知节点接收到信标节点的信号强计算出信号强度比例因子,进而根据信号强度等比线的理论模型计算出符合定位条件的信号强度等比线,验证出不同的信号强度等比线的交点中符合要求的点坐标,计算符合要求点坐标的均值作为未知节点的估计位置。仿真结果表明,该算法相比于质心定位算法及APIT定位算法能够有效的降低节点平均定位误差,当信号强度测量误差由0.05逐渐增加至0.1时,该算法的平均定位误差在0.05~0.1范围内变化。在相同的仿真条件下,该算法对信标节点的依赖程度最低。由于该算法的计算复杂度相对较低,所以该算法的节点能量消耗相对较小。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】

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