无线传感网络定位技术研究与实现

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当代移动通信和无线网络技术的不断进步,使得我们在平时的生活中更加依赖于自动化或半自动化的设备。目前无线传感网络技术越来越受到人们的重视,并且已经应用在航天、生态、救灾和家居生活等众多领域。其中定位技术在无线网领域中有着非常关键的作用,大多数情况下没有坐标信息的无线传感器节点缺少实际使用价值。目前已有较为成熟的无线传感网定位技术可以被分为需要测距的定位技术和与测距无关的定位技术。测距定位算法首先获取到距离相关信息,如节点间距离、信号到达角度或时间差等,得到这些信息后进一步采用数学模型进行定位计算。距离无关的定位算法是通过获取目标节点在无线传感器网络中与锚节点是否联通及其所经过的跳数等信息来进行估算坐标的算法。本文作者首先分别介绍了基于测距的定位技术和无需测距定位算法的基本原理,并在此基础上研究了常用二维和三维无线传感网定位算法。二维定位算法中主要介绍了三边定位算法、Bounding-Box定位算法、极大似然估计算法、质心定位算法,并试验验证了Bounding-Box定位算法在实验室环境下具有较高的定位精确度和较好的稳定性。三维定位算法主要介绍了IRSSI-3D定位算法、Landscape-3D算法和0u定位算法,并实现了Bounding-Box-3D算法,分析了其改进后的优缺点。最后作者进一步分析了接收信号强度损耗模型,提出了能量自适应定位方法,实验证明该方法可以有效的提高定位精度。电磁波信号在穿过介质时会出现路径损耗的现象,从而影响定位的精确度。为了能够提高定位的精确度,业内多用环境自适应无线传感器定位技术来弥补不同环境下的信号损耗。最后作者设计并实现了实验室环境下的无线传感网定位测试系统,完成了对基于接收信号强度的常用定位算法的分析与比较,考证了本文提出的能量自适应无线传感器定位方法在实验室环境下的实用性。
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