无线传感器网络分布式协同定位研究

发布时间：2023-12-24 15:43

　　无线传感器网络(WSN)是物联网(IoT)底层网络的重要组成部分,它是采用多跳自组织方式由部署在工作区域内的大量传感器节点构成的无线通信网络。节点定位是执行监测任务和最终形成决策的前提,无线传感器网络技术的发展将会引发更多基于位置的协议和应用,因此获取节点位置信息一直是WSN的研究热点。该领域难点在于定位精度与成本之间的矛盾,以及严峻的计算复杂度高等问题,本文基于测距模型提出新的分布式和协同定位算法予以解决或改善。相比集中式算法和传统非协同算法,提出的算法能够充分利用分布式计算和节点间协同的优势,进一步提高定位性能。主要工作如下:(1)为解决传统算法在WSN定位方面存在的计算量和复杂度过大,以及由测量误差引起的定位精度的下降等问题,提出一种基于测距模型封闭解的分布式定位算法。在测距建模和数据处理基础上,应用加权最小二乘(WLS)准则对于来自接收信号强度指示(RSSI)测量建模线性化引起的额外变量和未知节点坐标相关联的二次方程进行解析计算,获得节点位置估计性能的封闭形式定位解,理论分析和仿真均表明该算法能够以低计算复杂度在估计性能上逼近Cramér-Rao下界(CRLB)的最佳解。(2)...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 无线传感器网络定位
        1.2.1 无线传感器网络及其关键技术
        1.2.2 无线传感器网络定位研究现状
        1.2.3 无线传感器网络定位算法特点与性能评价
        1.2.4 分布式协同定位技术
        1.2.5 定位技术发展趋势及面临的挑战
    1.3 本文的主要研究内容和组织结构
第二章 基于RSSI测距模型封闭解的分布式定位算法
    2.1 引言
    2.2 定位问题描述与相关工作
    2.3 基于RSSI测距模型封闭解的分布式定位算法
        2.3.1 定位建模与数据处理
        2.3.2 DLCF算法描述
        2.3.3 DLCF算法理论分析
    2.4 DLCF算法性能评价
        2.4.1 性能评价指标
        2.4.2 数值仿真结果与分析
    2.5 本章小结
第三章 联合发射功率与位置估计的分布式定位算法
    3.1 引言
    3.2 相关工作及问题描述
    3.3 联合发射功率与位置估计的分布式定位算法
        3.3.1 定位建模与数据处理
        3.3.2 JPLE算法描述
        3.3.3 JPLE算法理论分析
    3.4 JPLE算法性能评价
        3.4.1 性能评价指标
        3.4.2 数值仿真结果与分析
    3.5 本章小结
第四章 基于锚节点和伪锚协同的分布式定位算法
    4.1 引言
    4.2 相关工作及问题描述
    4.3 基于锚节点和伪锚协同的分布式定位算法
        4.3.1 定位建模与测距
        4.3.2 AC-PACL算法描述
    4.4 AC-PACL算法性能评价
        4.4.1 性能评价指标与仿真场景设置
        4.4.2 数值仿真结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 基于非锚节点间测距协同的分布式定位算法
    5.1 引言
    5.2 相关工作及问题描述
    5.3 基于非锚节点间测距协同的分布式定位算法
        5.3.1 定位建模与距离估计
        5.3.2 NACL算法描述
    5.4 NACL算法性能评价
        5.4.1 性能评价指标与仿真场景设置
        5.4.2 数值仿真结果与分析
    5.5 本章小结
第六章 锚节点间观测信息和非锚节点间测距协同的定位算法
    6.1 引言
    6.2 相关工作及问题描述
    6.3 锚节点间观测信息和非锚节点间测距协同的定位算法
        6.3.1 定位建模与距离估计
        6.3.2 AC-NACL算法描述
    6.4 AC-NACL算法性能评价
        6.4.1 性能评价指标与仿真场景设置
        6.4.2 数值仿真结果与分析
    6.5 本章小结
第七章 主要结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读博士学位期间取得的研究成果



本文编号：3874813