无线传感器网络混合节点定位技术研究

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无线传感器网络(WSN)是综合了传感器、嵌入式计算、网络及无线通信等技术的一种全新信息获取和处理技术。无线传感器网络的大量应用都依赖于节点的位置信息,如战场侦察、生态环境监测、目标跟踪以及现场监控等。定位技术已经成为无线传感器网络必不可少的支撑技术之一,目前受到了国内外学者的广泛关注。本文首先描述了目前定位研究存在的一些问题,并介绍了定位算法的分类,对分类中最常用的一种分类方法:基于测距技术的定位算法和非测距技术的定位算法分别进行了介绍。并比较了两种定位算法的技术特点,选择了非测距算法作为本文研究的主要内容,分别研究了在规则网络和不规则网络中非测距的相关定位算法。在规则网络中研究了DV-Hop算法,对其在定位中存在的问题进行了分析。并通过控制锚节点布置,根据跳段分割求距离以及最后利用最速下降法对节点位置求精的方案改进了DV-Hop算法,提高了定位的精度。同时针对不规则网络的PDM算法定位特点以及存在的问题进行了分析,提出了一种混合定位的方案(IPDM-AST)。在节点密度稀疏时,在PDM基础上结合模拟退火算法进行未知节点的位置估计。在节点密度较大时,对定位区域进行局部优化,剔除无益锚节点。通过将这两种方法有效的结合,减少了不规则网络的影响,提高了定位的精度。最后,本文还开发了无线传感器网络实验仿真平台,通过此平台评估了改进算法的定位性能。仿真结果表明:在规则网络中,未知节点数目为200,锚节点数目在20~70范围内变化时,改进算法定位平均精度相比与DV-Hop算法提高10%左右。在不规则C型和O型网络中,锚节点数目在10~50范围内变化时,与PDM算法相比,IPDM-AST在C型网络中平均精度提高6%左右,在O型网络中提高12%左右。
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