vsapit無線傳感器網(wǎng)絡定位算法研究

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1、分類號：ｉ〇１８３；ＴＮ９２單位代碼研究生學號：密級；公開囉古林大學碩女學位論文樂術(shù)輿化）（ＶＳＡＰＩＴ無線傳感器網(wǎng)絡定位算法研究ＶＳＡＰｉｌｒＮｔｗｏｒｋｓＩＴＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏ「ＷｒｅｅｓｓＳｅｎｓｏｅ作者姓名一然：王專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡定位指導教師：全薇教授培養(yǎng)單位；通信工程學院２０１６年６月ｖｓＡＰ打無線傳感器網(wǎng)絡定位算法研究ＶＳＡＰＩＴＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｏｒｉｔｈｍｆｏ

2、ｒＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒｇＮｅｔｗｏｒｋｓ一作者姓名：王然專業(yè)名稱：通信與信息系統(tǒng)指導教師：全薇教授學位類別；工學碩±答辯曰期：年月未經(jīng)本論文作者的書面授權(quán)，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個人，均不得對本論文的全部或部分內(nèi)容進行任何形式的復制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學術(shù)性使用不在此限）。否則，應承擔侵權(quán)的法律責任。吉林大學碩：ｔ學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立

3、進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：曰期：＞／店年＾月今曰摘要VSAPIT無線傳感器網(wǎng)絡定位算法研究無線傳感器網(wǎng)絡(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種分布式網(wǎng)絡，它在待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機部署大量微型傳感器節(jié)點，通過無線通信方式構(gòu)成多跳自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，以達到其協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡

4、覆蓋區(qū)域內(nèi)被監(jiān)測對象信息的目的，并將這些實時信息發(fā)送給觀察者。然而，這些信息如果不結(jié)合位置信息而獨立存在將顯得毫無意義，因此，獲取感知信息的節(jié)點位置已成為無線傳感器網(wǎng)絡研究中的重點問題?，F(xiàn)已存在的無線傳感器網(wǎng)絡定位算法主要分為兩大類，依據(jù)為是否需要測量節(jié)點間的真實距離，按此規(guī)則將定位算法分為基于測距的定位算法和無需測距的定位算法。其中，基于測距的定位算法需借助外界硬件設(shè)備，在得到較高定位精度的同時會帶來更大的網(wǎng)絡開銷和高昂的硬件成本；無需測距的定位算法依靠網(wǎng)絡連通度來完成定位，無需其他硬件設(shè)備，具有低成本、低能耗的優(yōu)勢，但

5、得到的定位精度往往不盡如人意。鑒于實際場景中無線傳感器網(wǎng)絡的規(guī)模，成本和能耗問題顯得十分重要，因此無需測距的定位方法吸引了廣大學者的目光，而APIT定位算法作為其中的經(jīng)典算法之一更是吸引了廣大學者的研究興趣。本文針對APIT定位算法的定位原理進行了深入的研究，針對APIT定位算法的低定位覆蓋率和較高定位誤差的原因進行了詳盡且深入的分析，指出了影響APIT算法定位誤差和覆蓋率的外部客觀因素和內(nèi)部主觀因素。外部客觀因素由網(wǎng)絡設(shè)置，節(jié)點部署等方面決定，該類因素很難避免；內(nèi)部主觀因素由定位算法的原理決定，可通過針對算法缺陷的改進來

6、減小誤差。綜上所述，從影響APIT定位算法誤差大小及定位覆蓋率高低的主觀因素出發(fā)，即錨節(jié)點比例和通信半徑，以提高定位覆蓋率、降低定位誤差為目的，對APIT定位算法進行改進，提出了一種基于Voronoi圖和序列等級的APIT定位算法，即VSAPIT定位算法。VSAPIT定位算法在APIT定位算法的基礎(chǔ)上做了三點改進：改進點一：APIT定位算法的定位結(jié)果十分依賴網(wǎng)絡連通度，當錨節(jié)點數(shù)量較少時會產(chǎn)生非常大的誤差，同時定位覆蓋率也較低，針對上述問題引入了Voronoi圖，通過計算交點的坐標作為虛擬錨節(jié)點坐標，并將該信息隨一跳范圍內(nèi)

7、的真實錨節(jié)點廣播。改進點二：針對APIT定位算法中進行三角形內(nèi)點判斷時存在的Out-To-In和In-To-Out這兩種錯誤，提出了基于幾何圖形的方向搜尋判斷方法，通過幾何關(guān)系搜尋到最佳方向，可模擬節(jié)點運動的過程，解決了低連通度情況下由于沒有鄰居節(jié)點而不能判斷的事件發(fā)生的概率，極大程度上降低了Out-To-In和IIn-To-Out發(fā)生的概率。改進點三：針對APIT定位算法直接將網(wǎng)格掃描法確定的重疊區(qū)域質(zhì)心作為估計坐標而導致的較大定位誤差的問題，本文提出對重疊區(qū)域進行劃分，未知節(jié)點建立其一跳范圍內(nèi)錨節(jié)點的序列等級，各子區(qū)域

8、質(zhì)心也建立關(guān)于這些錨節(jié)點的序列等級，將各序列進行匹配，取與未知節(jié)點序列等級相似度最高的子區(qū)域質(zhì)心作為估計坐標。本文在MATLABR2012b的仿真環(huán)境下對VSAPIT定位算法和APIT定位算法進行仿真實驗對比，仿真結(jié)果表明，VSAPIT定位算法在歸一化平均誤差以及定位覆蓋率這兩個重要指標的表現(xiàn)上明顯優(yōu)于