本文關(guān)鍵詞：距離無關(guān)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位方法研究

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) DV-Hop算法 連通性差異 粒子群算法

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)科技的飛速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著越來越廣泛的應(yīng)用前景,如應(yīng)用在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、健康醫(yī)療、智能家居和企業(yè)監(jiān)控等方面。同時無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是許多應(yīng)用的基礎(chǔ),由于測得的數(shù)據(jù)信息與傳感器節(jié)點的位置信息密切相關(guān),因此它的定位精度是一個關(guān)鍵的指標。目前,盡管已經(jīng)有人提出了大量的節(jié)點定位算法,但是大多數(shù)還處于理論階段,因此節(jié)點定位仍是一個充滿挑戰(zhàn)和困難的問題�？紤]到節(jié)點的成本、能量、體積等因素,未來的研究重點和難點是設(shè)計低成本、低能量消耗以及定位精度較高的傳感器節(jié)點。本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究背景和研究意義以及目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡述了基于測距和基于非測距的定位算法原理,以及定位算法的性能評價標準。然后本文重點研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于非測距的定位算法,在這類技術(shù)中使用最為廣泛的是DV-Hop算法,其優(yōu)點是算法簡單,易于實現(xiàn),缺點是使用平均跳距估計距離帶來較大的測距誤差。其改進算法CDA DV-Hop算法通過利用節(jié)點間連通性差異提高了DV-Hop定位精度,但算法復(fù)雜度較高�；贑DA DV-Hop算法,本文給出了改進的CDA D-Hop算法(簡稱ICDA DV-Hop算法),該算法通過限制泛洪廣播跳數(shù)以及優(yōu)化錨節(jié)點選擇策略,減小了錨節(jié)點分布不均帶來的誤差,并根據(jù)同一未知節(jié)點的不同估計位置與實際位置之間的連通性差異,選出連通性差異最小的位置作為未知節(jié)點的最終估計位置。仿真結(jié)果表明ICDA DV-HOP算法有效的降低了算法的復(fù)雜度,并減少了網(wǎng)絡(luò)通信開銷。為了解決DV-Hop在定位時由測距誤差帶來的定位誤差較大的問題,本文引入改進的粒子群算法AEPSO算法對DV-Hop算法進行優(yōu)化,將未知節(jié)點與錨節(jié)點之間的估計距離和實際距離之間均方誤差作為優(yōu)化的適應(yīng)函數(shù),并在粒子群算法中引入自適應(yīng)權(quán)重和優(yōu)勝劣汰的思想,從而平衡全局和局部搜索能力以及具有較好的收斂性,仿真結(jié)果表明該算法能夠有效的提高算法的定位精度。最后將ICDA DV-HOP算法與AEPSO DV-Hop兩種算法相結(jié)合,利用AEPSO算法對ICDA DV-HOP算法的定位結(jié)果進行優(yōu)化,仿真結(jié)果表明改進算法具有較好的收斂速度且具有較高的定位精度。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) DV-Hop算法 連通性差異 粒子群算法
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)13-26
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介13-17
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)13-14
• 2.1.2 傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)14
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點14-15
• 2.1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能評價15-16
• 2.1.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)16-17
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法17-20
• 2.2.1 基于測距的定位方法17-18
• 2.2.2 基于非測距的定位方法18-20
• 2.3 節(jié)點位置的基本計算方法20-23
• 2.3.1 三邊測量法20-21
• 2.3.2 三角測量法21-22
• 2.3.3 極大似然估計法22-23
• 2.4 定位算法性能評價指標23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 改進的基于節(jié)點連通性差異的DV-HOP算法26-44
• 3.1 DV-Hop算法分析26-28
• 3.1.1 DV-Hop算法原理26-27
• 3.1.2 DV-Hop算法的不足27-28
• 3.2 基于節(jié)點間連通性差異的DV-Hop算法28-32
• 3.2.1 CDA DV-Hop算法介紹28
• 3.2.2 CDA DV-Hop算法分析28-32
• 3.3 改進的CDA DV-Hop算法32-37
• 3.3.1 限制廣播報最大跳數(shù)32-33
• 3.3.2 錨節(jié)點最優(yōu)選擇策略33-35
• 3.3.3 加入權(quán)重系數(shù)的連通性差異計算35
• 3.3.4 基于最近錨節(jié)點的位置校準35-37
• 3.3.5 ICDA DV-HOP算法流程37
• 3.4 ICDA DV-HOP仿真與結(jié)果分析37-43
• 3.4.1 仿真環(huán)境及仿真實驗定位效果37-39
• 3.4.2 改進算法跳數(shù)門限選擇39-40
• 3.4.3 改進算法通信開銷40-41
• 3.4.4 改進算法定位效果41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 基于粒子群優(yōu)化的DV-HOP算法44-56
• 4.1 粒子群算法分析44-47
• 4.1.1 粒子群算法基本原理44-46
• 4.1.2 粒子群算法的流程46-47
• 4.2 基于AEPSO優(yōu)化的定位算法47-52
• 4.2.1 慣性權(quán)重w設(shè)置48
• 4.2.2 選擇進化策略48-49
• 4.2.3 適應(yīng)函數(shù)的選擇49
• 4.2.4 算法流程49-52
• 4.3 仿真與結(jié)果分析52-55
• 4.3.1 仿真實驗設(shè)計52
• 4.3.2 AEPSO算法的收斂性能52-53
• 4.3.3 基于AEPSO優(yōu)化的算法定位效果53-54
• 4.3.4 改進算法對比分析54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 基于ICDADV-HOP的AEPSO優(yōu)化56-64
• 5.1 ICDA DV-HOP算法與AEPSO優(yōu)化算法對比56-57
• 5.2 基于ICDA DV-HOP的AEPSO優(yōu)化算法57-61
• 5.2.1 算法分析57
• 5.2.2 粒子初始化區(qū)域57-58
• 5.2.3 算法流程58-61
• 5.3 算法仿真分析61-63
• 5.3.1 算法的收斂性能61
• 5.3.2 算法的定位效果61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 工作總結(jié)64
• 6.2 研究展望64-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69

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1 王璽U，

本文編號：603706