【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)發(fā)展非常迅速,目前用于監(jiān)測大范圍的軍事、環(huán)境、公民和醫(yī)療等應(yīng)用環(huán)境中。確定事件發(fā)生的位置是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中至關(guān)重要的問題,感測到的數(shù)據(jù)如果沒有位置信息是毫無意義的。這就要求采用定位機(jī)制與算法,才能獲得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的位置。本文以改善無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的能量消耗和定位準(zhǔn)確度為主要目標(biāo),提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于鄰近度的粒子群優(yōu)化定位算法(Particle Swarm Optimization Localization Algorithm based on Neighboring Degree, PNDLA)。內(nèi)置一個路由協(xié)議,將節(jié)點(diǎn)的編號和距離信息以數(shù)據(jù)包的形式傳給基站,基站使用多維定標(biāo)法(Multidimensional scaling mapping, MDS-MAP)估計未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。并采用粒子群定位算法進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的估計坐標(biāo),使定位更趨近于實(shí)際位置。本文的主要內(nèi)容如下：首先,敘述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、主要特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu),簡單介紹節(jié)點(diǎn)定位的必要性和重要意義,詳細(xì)闡述一些經(jīng)典定位算法的分類、步驟和性能。其次,針對無需測距定位算法計算復(fù)雜度大、能量消耗高和定位精度低等影響較大的問題,提出基于鄰近度的定位算法。該算法結(jié)合鄰域模型的特點(diǎn),選取最佳信標(biāo)節(jié)點(diǎn),計算鄰近距離。將距離信息傳給基站,基站使用MDS-MAP算法確定未知節(jié)點(diǎn)的位置。再次,定義兩個約束條件,判斷節(jié)點(diǎn)的定位誤差是否滿足要求。對傳統(tǒng)的粒子群算法進(jìn)行改進(jìn),用于優(yōu)化定位誤差較大的節(jié)點(diǎn)。引入?yún)?shù)濾值,每次迭代之后將一部分偏離最優(yōu)解的粒子釋放,對保留下來的粒子進(jìn)行路徑優(yōu)化。最后,使用網(wǎng)絡(luò)模擬器(Network Simulator Version 2, NS-2)對算法進(jìn)行仿真。對基于鄰近度的粒子群優(yōu)化定位算法中涉及到的參數(shù)進(jìn)行改變,觀察并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出結(jié)論：本文提出的算法在節(jié)點(diǎn)的距離估算誤差和定位誤差方面得到改善。
【圖文】：

圖３－４距離近似圖逡逑

３．３．２節(jié)點(diǎn)定位誤差逡逑在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)，改變節(jié)點(diǎn)的總數(shù)來改變節(jié)點(diǎn)的密度，，選取節(jié)點(diǎn)的通信半徑逡逑尸７０ｍ，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)比例為２０％。從圖３－７可Ｗ看出，隨著節(jié)點(diǎn)個數(shù)的遞增，節(jié)點(diǎn)逡逑的密度逐步變大，使得原來不能通信的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)可參與定位，四種算法的定逡逑—邐位誤差都在降低。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的度較低時，最短路徑比較曲折，累計距離誤逡逑差大，因此ＤＶ－ＣＮＥＤ的誤差大于本文提出的算法。改進(jìn)的ＤＶ－ＨＯＰ算法是找逡逑＇邐到節(jié)點(diǎn)之間跳數(shù)最少的路徑作為最短路徑，而本文的算法是找到距離最短路徑。逡逑當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個數(shù)增多時，距離最短路徑比跳數(shù)最短路徑更接近節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)逡逑際距離。由于在本文的算法中，距離的估計與節(jié)點(diǎn)的密度有很大關(guān)系，因此隨逡逑著節(jié)點(diǎn)的密度增大，與其他Ｈ種算法相比，定位誤差有明顯改善。ＣＭＤＳ的定逡逑位誤差變化范圍是９．５％￣２２．４％
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP18;TN929.5;TP212.9

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本文編號：2568592