本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN,Wireless Sensor Network)的發(fā)展日益成熟且越來越受到人們的重視,它的基本組成部分為無線傳感器節(jié)點(diǎn),這些節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)主要為體積較小、功耗較低,節(jié)點(diǎn)以多跳的方式進(jìn)行通信并通過自組織的方式形成網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而完成對(duì)周圍區(qū)域的監(jiān)測與感知。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛用于軍事、醫(yī)療、安全生產(chǎn)、智能家居等領(lǐng)域。節(jié)點(diǎn)定位算法是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)技術(shù),因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)中沒有節(jié)點(diǎn)位置的信息是沒有意義的,由于工作環(huán)境復(fù)雜、成本較低、節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大這些特點(diǎn),不能將現(xiàn)有的較為成熟的定位技術(shù)直接應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò),因而高效、適用的節(jié)點(diǎn)定位算法成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。在現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法中,基于RSSI(Received Signal Strength Index)測距的定位算法與DV-Hop(Distance Vector Hop)定位算法是其中較為經(jīng)典的兩種算法,它們的特點(diǎn)是方法較為簡單且不用添加額外的設(shè)備,但是精度較低。本文研究的主要目的就是通過對(duì)這兩種算法進(jìn)行研究和分析,找出它們精度較低的原因并通過一定的方式對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)以提高定位精度。論文的主要內(nèi)容為:第一,研究分析了基于RSSI測距的定位算法的誤差產(chǎn)生原因主要為理想模型與環(huán)境的差異、環(huán)境突變造成的信號(hào)波動(dòng)、三邊測量法產(chǎn)生的誤差,并根據(jù)這三個(gè)原因采用相應(yīng)的對(duì)策去降低誤差。通過計(jì)算出錨節(jié)點(diǎn)間的修正誤差對(duì)環(huán)境因素造成的誤差進(jìn)行修正,采用高斯濾波濾除波動(dòng)較大的信號(hào),并使用基于K-均值聚類的動(dòng)態(tài)多種群粒子群算法代替三邊測量法降以低誤差。最后在Matlab2010b的環(huán)境下,針對(duì)不同的錨節(jié)點(diǎn)比例、節(jié)點(diǎn)通信半徑、以及干擾增益對(duì)經(jīng)典算法與改進(jìn)后的算法進(jìn)行仿真,結(jié)果表明改進(jìn)后的算法相對(duì)于原有的經(jīng)典算法具有較高的精度與較強(qiáng)的抗干擾性。第二,分析研究了DV-Hop算法,得出算法誤差產(chǎn)生的核心原因?yàn)閷?duì)距離的估計(jì)誤差較大,即在計(jì)算平均跳距階段采用直線距離代替曲線距離,在計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)距離階段采用曲線距離代替直線距離,影響誤差的因素主要有錨節(jié)點(diǎn)比例,節(jié)點(diǎn)分布的均勻度等。文中通過在Matlab2010b的環(huán)境下,針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)樣式與錨節(jié)點(diǎn)比例對(duì)算法進(jìn)行仿真,以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布的均勻度與錨節(jié)點(diǎn)比例對(duì)誤差產(chǎn)生的影響。根據(jù)分析出的誤差來源與影響誤差的因素對(duì)DV-Hop算法進(jìn)行改進(jìn),通過使用移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)改善錨節(jié)點(diǎn)的分布,使用遞增式定位算法在一定程度上提高錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量,并在錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過程中對(duì)節(jié)點(diǎn)度較好的未知節(jié)點(diǎn)通過改進(jìn)的基于RSSI測距的定位算法進(jìn)行定位,得到較為優(yōu)質(zhì)的第一代新生錨節(jié)點(diǎn),隨后采取錨節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制降低遞增式定位帶來的誤差,通過加權(quán)誤差修正來降低平均跳距產(chǎn)生的誤差,最終對(duì)改進(jìn)的DV-Hop與經(jīng)典DV-Hop算法進(jìn)行仿真,相對(duì)于原有的經(jīng)典算法,改進(jìn)的算法在精度方面有了較大的提高,達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)定位算法 RSSI 高斯濾波 DV-Hop 移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究的背景及意義10-12
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析12-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-18
• 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法分析18-28
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法中的基本概念18
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法的技術(shù)指標(biāo)18-19
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法分類19-26
• 2.3.1 基于測距的定位算法20-25
• 2.3.2 非基于測距的定位算法25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 3 基于RSSI測距的定位算法的研究與改進(jìn)28-40
• 3.1 基于RSSI測距的定位算法的執(zhí)行步驟28-29
• 3.2 基于RSSI測距的定位算法的誤差分析與改進(jìn)29-34
• 3.3 改進(jìn)后的基于RSSI測距的定位算法的執(zhí)行步驟34
• 3.4 改進(jìn)后的基于RSSI測距的定位算法的仿真34-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 4 DV-Hop算法的研究及誤差分析40-51
• 4.1 DV-Hop算法簡介40-41
• 4.2 DV-Hop算法的性能與誤差分析41-44
• 4.3 算法的仿真驗(yàn)證44-50
• 4.3.1 節(jié)點(diǎn)正方形規(guī)則分布45-46
• 4.3.2 節(jié)點(diǎn)正方形隨機(jī)分布46-47
• 4.3.3 節(jié)點(diǎn)C形隨機(jī)分布47-48
• 4.3.4 仿真結(jié)果總結(jié)48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 5 基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)與誤差修正的遞增式DV-Hop算法51-61
• 5.1 基于虛擬力的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)模型51-53
• 5.2 遞增式定位算法53-55
• 5.2.1 基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的遞增式定位算法54
• 5.2.2 錨節(jié)點(diǎn)的選擇54-55
• 5.3 平均跳距的誤差修正55-57
• 5.4 算法的仿真與結(jié)果分析57-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 6 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 論文內(nèi)容總結(jié)61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號(hào)：367409