无线传感器网络非测距定位算法研究

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跟随着信息化时代快速向前发展的步伐,无线传感器网络(Wireless SensorNetwork,WSN)因其低功耗、低成本、分布式以及高度自主性,已经广泛地应用于军事、医疗、物联网、环境监测等各个领域,成为人类社会和物理世界之间交互的桥梁。通常,网络中的传感器节点都是大规模地随机部署在监测区域内,从节约成本的角度考虑,只有部分节点的位置是已知的,从而严重影响了无线传感器网络应用的性能。因此作为其应用基础的节点定位技术,也受到了越来越多的关注。按照基于测距与否,定位算法可以分为基于测距的和非基于测距两类,本文针对后者的定位精度要比前者低的缺点,为降低其定位误差,优化定位性能,对基于非测距算法中的Bounding Box算法和DV-Hop算法进行了研究,并提出了相应的改进方案。
  本论文取得了如下成果:
  1)首先整体介绍了无线传感器网络的概念以及相关基础知识,紧接着对无线传感器网络中的典型定位算法进行了探讨,并简要分析了各算法的优缺点。
  2)针对Bounding Box算法进行了重点研究,基于邻居信标节点利用PIT判断法则寻找最佳三角形,和原待定区域进一步求交集来缩小未知节点可能存在的范围,以提高定位精度。实验分析表明,改进后的算法降低了原算法的定位误差。
  在Bounding Box-PIT算法的基础上,待定位节点利用其附近的其他未知节点的待定位区域信息进行二次定位,给出了算法流程,并对二次定位后算法性能进行了实验分析。实验分析表明,在改进算法基础上进行二次定位,提高了算法的定位精度。
  3)针对原DV-Hop算法中在定位的各个阶段所累积的误差较大,提出了一种采用GA算法与TS算法结合的优化算法对DV-Hop算法定位结果进行校正。针对该改进方案,提供了改进算法及其流程图,并对定位误差进行了Matlab仿真对比,仿真结果表明,改进后的算法定位性能更好。
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