無線傳感器網絡節(jié)點定位算法.pdf

1、無線傳感器網絡作為當下熱點研究的網絡模型之一。雖然它仍處于學術理論研究階段，真正距離其廣泛的實際應用還有很多的努力需要做出，但是其不僅從學術研究層面還是具體的實際推廣應用，WSN的價值與前景都被一致的看好。傳感器網絡觸及多個軟件硬件技術、計算機網絡和通信技術等學科領域，它是一門多學科的穿插研究領域，有其顯明的跨學科研究的特征。對于WSN的研究分支也有很多:WSN的網絡時間同步技術、WSN的網絡視頻技術、網絡中的節(jié)點部署技術、WSN的動態(tài)

2、管理技術、WSN中的路由協(xié)議研究、涉及WSN的擁塞控制研究及WSN的節(jié)點定位技術等。在本文中，所研究的為節(jié)點定位在無線傳感器網絡中可行算法。
　　WSN中傳感器節(jié)點的體積小、成本低等特點，造成了節(jié)點本身在制造設計上存在著一定的制約:其電源總能量有限、本身通信能力有限、節(jié)點的計算和保存數(shù)據(jù)能力有限等。因此在WSN中要實現(xiàn)節(jié)點的定位就要考慮在進行網絡通信的同時，盡量減少能耗，在全網中進行數(shù)據(jù)傳輸處理時要考慮到節(jié)點自身的實際能力。關于W

3、SN的節(jié)點定位算法，當前主要分為兩大分支:基于測距的定位算法和非測距定位算法。經常使用到的測距方法有:基于到達信號角度的測量法(AngleofArrival，AOA)、基于信息到達時間測量法(TimeofArrival，TOA)、基于數(shù)據(jù)包到達時間之差測量法（TimedifferenceofArriva，TDOA）以及基于信號接收到的強度估計測量法（ReceivedSignalStrengthIndicator，RSSI）。相對于基于測

4、距算法來說非測距算法更加貼切WSN的實際應用環(huán)境。無線傳感器網絡因其自身的各方面的局限性:網絡帶寬、能量儲存、內存和硬件成本開銷等。由于這些限制的存在使得某些應用場景下測距變得不太現(xiàn)實無法實現(xiàn)。因此免測距定位算法盡管精度相比較有所欠缺，但仍有其自身的巨大研究和實際應用價值意義。目前比較經典的非測距算法有:DV-HOP基于跳數(shù)估計的算法，Centroid質心算法以及APIT算法等。這些在本文中都會做出介紹。本文主要的研究工作是對非測距算法

5、進行的。
　　本文所做的工作，首先對WSN的背景歷史等進行了簡要的闡述。接著對于無線傳感器網絡中的定位問題做出了說明，對于目前熱點研究的兩大WSN節(jié)點定位問題進行了分類的說明講解。本文的主要研究工作在于非測距的節(jié)點定位算法。本文中在對幾個經典的非測距定位算法進行說明后，重點對于DV-HOP算法以及基于Voronoi圖的定位算法這兩方面進行了相對深入的探討。在查閱學習了這兩大問題的原有算法之后，通過自己的工作和相應的仿真實驗提出了自

6、己的改進算法，并且通過相關的實驗證明了改進算法的可行性和在相關實驗場景下對于定位算法的定位精度的提升。本文的創(chuàng)新工作如下:
　　1.本文第三章中對于經典的DV-HOP定位算法做出了比較深切探討。本文把原有算法第三步中，對于建立的坐標距離等式集，本文不同于原有算法對等式兩邊平方的操作，先對各個等式做交叉相減，然后通過參數(shù)替換引入K值。利用K值相較于未知節(jié)點坐標的關系，對原有估算出的節(jié)點坐標進行了相關的修正。在做仿真實驗時，本文證明了

7、此改進算法的可行性，通過它對于原有經典算法的性能比較后，也說明了改進算法在節(jié)點定位精度方面得到的提高。
　　2.在定位算法的研究中引入計算幾何中Voronoi圖的思想，對要定位的網絡首先進行區(qū)域的劃分，以此來縮小定位范圍。然后通過未知節(jié)點到各錨節(jié)點的跳數(shù)值的排序，得到跳數(shù)值的最小值，本文就認為此值對應的錨節(jié)點就是最臨近的錨節(jié)點，隨及確定了未知節(jié)點所在的劃分區(qū)域。最后利用質心算法估算出未知節(jié)點的位置，從而進行定位。雖然此算法還存在不