無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法的分析與研究

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是一種集中了傳感技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式信息處理和無(wú)線通信等技術(shù)的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它在軍事、民用和其它的商用領(lǐng)域有著很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。拓?fù)淇刂?、?shù)據(jù)融合、節(jié)點(diǎn)定位、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全等等是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的幾個(gè)基本問(wèn)題。其中，節(jié)點(diǎn)的位置信息對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)活動(dòng)至關(guān)重要。事件發(fā)生的位置是傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)消息中所包含的重要信息，沒(méi)有位置信息的監(jiān)測(cè)消息往往毫無(wú)意義。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的位置信息也是基于位置信息的路由算法的前提。因此，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定

2、位的研究有著重要的意義。本文概述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，由此引出了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的定位問(wèn)題，并且闡述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法需要滿足的要求、研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)。定位算法可以分為兩類(lèi)：即基于測(cè)距技術(shù)(Range-based)的定位算法和無(wú)需測(cè)距(Range．free)的定位算法。文章分別對(duì)這兩種類(lèi)別中的典型算法進(jìn)行了綜述，著重研究基于測(cè)距技術(shù)的定位。在基于測(cè)距技術(shù)的定位中，非視距(NLOS)傳播是影響位置估計(jì)精度的辛要問(wèn)題之一。文章分析了NLOS傳播的特點(diǎn)和典型的減小或消除非視距誤差的算法，并結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

3、分析了傳統(tǒng)算法應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的不足。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中影響定位精度的NLOS傳播問(wèn)題，在綜合考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，節(jié)點(diǎn)的能量消耗，算法的計(jì)算量和通信量以及定位精度等因素的基礎(chǔ)上，基于傳統(tǒng)的殘差加權(quán)(Rwgh)算法的思想，創(chuàng)新性地提出兩種基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間的殘差加權(quán)定位算法：優(yōu)選殘差加權(quán)算法(ORwgh)和低計(jì)算量殘差加權(quán)算法(LCC．Rw曲)。兩算法通過(guò)不同的優(yōu)選順序，利用對(duì)殘差優(yōu)選再加權(quán)的方法，在未知信道特性和無(wú)須反復(fù)通信的條件下對(duì)距離測(cè)量值的組合進(jìn)行了優(yōu)化。分析表明ORwgh算法與傳統(tǒng)Rwgh算法相比具有低

4、計(jì)算量的特點(diǎn)，LCC．Rwgh算法有著更低的計(jì)算量。本文針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境，用Matlab7仿真工具對(duì)傳統(tǒng)的定位方山東大學(xué)碩士學(xué)1立論文—-—皇—葛量鼉皇!置E皇魯■●昌皇—

5、—■—●_■_量——置—啊E—皇日皇曼皇皇皇II——I——I■皇

6、量■鼉—●—●——_-●—●■_—●■_●——_一法和新算法在大尺度室外環(huán)境和小尺度室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行了全面的仿真比較。仿真結(jié)果表明：ORwgh算法獲得了與傳統(tǒng)awgh算法近乎一致的性能。LCC．Rwgh算法特別適合于室內(nèi)環(huán)境，比傳統(tǒng)awgh算法的定位精度有所提高，有效地抑制了

7、室內(nèi)環(huán)境下非視距誤差。關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)定位；非視距誤差；優(yōu)選殘差加權(quán)；低計(jì)算量殘差加權(quán)II山東大學(xué)碩士學(xué)位論文-I—___皇_—■_I

8、__—_—__一IIIH,,,一?im——一ABSTRACTWtrelesssensornetwork(WSN)，whichintegratestechnologiesofsensor,鋤bcddcdsystem,distributedinformationprocessingandwirelesscommunicationetc，leadstoanewpatternofco

9、mputernetwork．Itcanbewidelyusedinmilitary,civilandothercommercialapplicationsandisbecomingahottopicandapromisingfieldinwirelesscommunicationresearches．Thefundamentalissuesofwirelesssensornetworksaletopologycontrol，dataconfusion，localization,networkingprotocolsand

10、security．LocalizationisoneofthekeyproblemsinWSN，becausethelocationofnodestampedinthemessageiscrucialinformationwithoutwhihthemessagewillmakenosense．SomecommunicationprotocolsofWSNalebuiltontheknowledgeofthegeographicpositionsofnodes．Soitisveryimportanttodetermine

11、thepositionsofthenodes．AbriefintroductionofWSNiSgiventodescribetheframeworkandcharacteristicsofWSN，andtheissueofsensorlocalizationisputforward．Then，therequirem