無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位算法.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡作為當下熱點研究的網(wǎng)絡模型之一。雖然它仍處于學術(shù)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(shù)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(wǎng)絡觸及多個軟件硬件技術(shù)、計算機網(wǎng)絡和通信技術(shù)等學科領(lǐng)域，它是一門多學科的穿插研究領(lǐng)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(wǎng)絡時間同步技術(shù)、WSN的網(wǎng)絡視頻技術(shù)、網(wǎng)絡中的節(jié)點部署技術(shù)、WSN的動態(tài)

2、管理技術(shù)、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(shù)等。在本文中，所研究的為節(jié)點定位在無線傳感器網(wǎng)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(shè)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(wǎng)絡通信的同時，盡量減少能耗，在全網(wǎng)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(guān)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(jīng)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(wǎng)絡因其自身的各方面的局限性:網(wǎng)絡帶寬、能量儲存、內(nèi)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(jīng)典的非測距算法有:DV-HOP基于跳數(shù)估計的算法，Centroid質(zhì)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(wǎng)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(jīng)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(guān)的實驗證明了改進算法的可行性和在相關(guān)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(jīng)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(guān)系，對原有估算出的節(jié)點坐標進行了相關(guān)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(jīng)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(wǎng)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(zhì)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