本文關(guān)鍵詞：基于非測距的WSN定位技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： WSN 定位技術(shù) 算法優(yōu)化 GWDV-Hop算法

【摘要】：近年來,隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛,國家總體發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)及物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略發(fā)展要求政策出臺,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用得到了長足發(fā)展,涉及諸多領(lǐng)域,主要包含有緊急服務(wù)、導(dǎo)航系統(tǒng)、交通控制監(jiān)測、醫(yī)療保健監(jiān)測,也可用于軍事工業(yè)等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)是如何保證信號定位精度在可靠的范圍內(nèi),有時(shí)可能要滿足更為苛刻要求。如果傳感器節(jié)點(diǎn)不知道它們的地理位置,那么節(jié)點(diǎn)所感知獲取的環(huán)境中的數(shù)據(jù)信息就是無意義的,例如,在緊急救援中,若在識別受傷的受害者的位置時(shí)產(chǎn)生一秒的延遲,都可能造成危及生命的情況。對于節(jié)點(diǎn)的定位來說全球定位系統(tǒng)(GPS)是最簡便的方法,但其成本高、能量消耗高,傳感器網(wǎng)絡(luò)中擁有大量節(jié)點(diǎn),將GPS部署到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上是不現(xiàn)實(shí)的。隨著嵌入式技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,涌現(xiàn)出許多WSN定位方法,如接收信號強(qiáng)度、到達(dá)時(shí)間、到達(dá)時(shí)間差及到達(dá)角度等基于測距的定位方法,這種定位方法不依賴對距離條件的直接測量,而是依靠軟件計(jì)算;其次是基于非測距的定位方法,包括質(zhì)心定位、DV-Hop、APIT等算法,此種方法通過網(wǎng)絡(luò)連通性信息和跳數(shù)進(jìn)行定位,在滿足定位精度的條件下節(jié)約成本操作簡便。本文研究了基于非測距的定位算法,主要內(nèi)容如下:1)介紹了WSN的主要應(yīng)用領(lǐng)域、理論基礎(chǔ)及技術(shù)特點(diǎn)和目前亟待解決的問題等,分別闡述基于非測距和測距的兩種定位方式的原理、優(yōu)勢及不足之處,以此為基礎(chǔ),介紹了經(jīng)典的如三邊測量法、三角測量法和極大似然估計(jì)法等節(jié)點(diǎn)位置計(jì)算的幾種基本方法。2)介紹了兩種典型的基于非測距的WSN定位算法,即質(zhì)心定位算法和DV-Hop定位算法,闡述其基本原理流程,使用MATLAB自編程軟件平臺進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),尋找影響定位精度的因素。3)分析導(dǎo)致傳統(tǒng)DV-Hop算法定位精度不夠的因素和在程序算法代碼上可能存在的提升空間,從兩個(gè)方面著手處理:數(shù)學(xué)加權(quán)處理平均每跳距離,綜合考慮未知節(jié)點(diǎn)周圍多個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)空間位置參與定位,編寫代碼形成加權(quán)算法WDV-Hop算法,利用MATLAB自編程軟件平臺進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),分析比較WDV-Hop算法和傳統(tǒng)DV-Hop算法定位精度,綜合評價(jià)影響定位誤差的性能指標(biāo)。4)將生物遺傳優(yōu)化算法中優(yōu)勝劣汰適者生存的思想移植到WDV-Hop算法中,形成改進(jìn)型的WDV-Hop算法:GWDV-Hop算法,利用MATLAB自編程軟件平臺再一次改進(jìn)WDV-Hop算法程序代碼對新程序進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),首先比較三者的定位精度,再從錨節(jié)點(diǎn)比例、節(jié)點(diǎn)總數(shù)和通信半徑等多個(gè)因素對傳統(tǒng)算法、WDV-Hop算法和GWDV-Hop算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),評價(jià)新算法的性能指標(biāo)。5)對本文工作做概括總結(jié),分析當(dāng)前研究熱點(diǎn)及研究瓶頸,對下一步可能的研究方向進(jìn)行展望。
【關(guān)鍵詞】：WSN 定位技術(shù) 算法優(yōu)化 GWDV-Hop算法
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 選題的研究背景和意義10-11
• 1.2 相關(guān)內(nèi)容研究發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排13-16
• 第二章 基于WSN的定位技術(shù)16-34
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述16-25
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)16-20
• 2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)20-22
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)22-23
• 2.1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域23-25
• 2.2 基于WSN的定位方法研究25-32
• 2.2.1 基于測距的定位算法25-28
• 2.2.2 基于非測距的定位算法28-29
• 2.2.3 位置基本計(jì)算方法29-32
• 2.3 本章小結(jié)32-34
• 第三章 非測距質(zhì)心算法和DV-hop算法分析34-44
• 3.1 質(zhì)心算法34-38
• 3.2 DV-hop算法38-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第四章 改進(jìn)的DV-hop定位算法44-60
• 4.1 WDV-hop算法44-49
• 4.1.1WDV-hop算法思想44-45
• 4.1.2 仿真環(huán)境45-46
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)程序?qū)崿F(xiàn)46-48
• 4.1.4 仿真結(jié)果呈現(xiàn)48-49
• 4.2 基于遺傳優(yōu)化的WDV-hop算法49-55
• 4.2.1 遺傳算法基本原理49
• 4.2.2 遺傳優(yōu)化的WDV-hop算法思想49-52
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)程序?qū)崿F(xiàn)52-54
• 4.2.4 仿真結(jié)果呈現(xiàn)54-55
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)分析55-58
• 4.3.1 錨節(jié)點(diǎn)與通信半徑的選擇55-57
• 4.3.2 節(jié)點(diǎn)總數(shù)的選擇57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 本文工作總結(jié)60
• 5.2 下一步工作展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-66
• 致謝66

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本文編號：647385