本文關(guān)鍵詞：基于DV-Hop的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由眾多的傳感器節(jié)點(diǎn)共同組成，傳感器節(jié)點(diǎn)往往通過隨機(jī)撒播的方式部署在人為力量無法到達(dá)的環(huán)境復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠使觀察人員快速直接的得到有效的數(shù)據(jù)，通過協(xié)作方式感知、收集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中目標(biāo)對(duì)象的相關(guān)監(jiān)測信息。節(jié)點(diǎn)定位在眾多研究方向中都是必不可少的理論基礎(chǔ)以及重要環(huán)節(jié)，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)控制和無線通信中，監(jiān)控對(duì)象的位置信息同樣是重中之重，若節(jié)點(diǎn)位置不確定，研究人員的工作將毫無意義。所以，如何能夠精準(zhǔn)的定位監(jiān)控目標(biāo)的地理信息已經(jīng)成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)問題之一。 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位算法中，應(yīng)用較多的是基于測距（range-based）的定位算法以及無需測距（range-free）的定位算法�；跍y距的定位算法需要外在硬件設(shè)備的支持，而無需測距的定位算法相較于前者實(shí)現(xiàn)比較簡單，也不需要外在的硬件設(shè)備，成本很低，只需通過網(wǎng)絡(luò)的連通度就可估算出未知節(jié)點(diǎn)的位置信息。目前，DV-Hop定位算法由于其無需測距的低成本與實(shí)現(xiàn)簡單的特點(diǎn)，成為具有較大研究價(jià)值的熱門典型算法。本文主要基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位算法，深入研究了DV-Hop定位算法的原理及存在的誤差，通過研究目前對(duì)DV-Hop算法改進(jìn)的大量文獻(xiàn)資料，展開了算法的探討與性能分析。主要的創(chuàng)新性工作包括： 1.針對(duì)DV-Hop定位算法的原理進(jìn)行分析，通過總結(jié)現(xiàn)有的大量DV-Hop改進(jìn)及優(yōu)化算法，剖析算法的誤差來源。導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的客觀因素主要由節(jié)點(diǎn)分布不均及網(wǎng)絡(luò)中不良節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生導(dǎo)致，而主觀因素則是由于網(wǎng)絡(luò)中的錨節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)比例、跳數(shù)信息、平均每跳距離估計(jì)值以及定位計(jì)算方法的誤差產(chǎn)生。并且通過仿真實(shí)驗(yàn)，客觀的模擬出DV-Hop定位算法的性能指標(biāo)，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布、連通度以及定位誤差。 2.提出一種基于跳距誤差加權(quán)的WSN節(jié)點(diǎn)粒子群優(yōu)化定位算法，即WPDV-Hop定位算法。針對(duì)DV-Hop定位算法的誤差來源，做出以下改進(jìn)：首先，限制錨節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包廣播的范圍；其次，計(jì)算錨節(jié)點(diǎn)平均每跳距離的誤差，根據(jù)誤差的數(shù)值做基于誤差加權(quán)處理的平均跳距估計(jì)算法；最后，采用改進(jìn)的粒子群（PSO）算法對(duì)定位節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。通過仿真實(shí)驗(yàn)表明，，WPDV-Hop定位算法與原始算法相比，定位精度和算法的穩(wěn)定性有明顯的提高，基于這三方面的改進(jìn)使算法更好的反映了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀態(tài)。 3.提出一種基于跳距誤差修正的WSN節(jié)點(diǎn)位置判斷定位算法，即WLDV-Hop定位算法。針對(duì)DV-Hop算法在三邊定位過程中由于錨節(jié)點(diǎn)位置的隨機(jī)性引起的誤差增大以及平均每跳距離估計(jì)值存在的求解誤差，做出以下改進(jìn)：首先，采用節(jié)點(diǎn)位置判斷法進(jìn)行三邊定位法的最佳錨節(jié)點(diǎn)選擇，即通過判斷錨節(jié)點(diǎn)的位置來選擇對(duì)于未知節(jié)點(diǎn)最合適的錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位計(jì)算；其次，通過計(jì)算錨節(jié)點(diǎn)的平均每跳距離的誤差，根據(jù)未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)做基于誤差修正的平均每跳距離估計(jì)算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明，WLDV-Hop定位算法較原始算法在不增加任何其余開銷的情況下，針對(duì)三邊定位過程中存在的問題進(jìn)行了明顯的改善，并提高了節(jié)點(diǎn)的定位精度。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) DV-Hop算法 誤差 加權(quán) 粒子群算法 位置判斷
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10-13
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)10-12
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-18
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)分析18-28
• 2.1 定位基本概念分析18-19
• 2.2 定位計(jì)算方法研究19-21
• 2.2.1 三邊測量法分析19-20
• 2.2.2 極大似然估計(jì)法分析20-21
• 2.3 定位算法分類對(duì)比21-26
• 2.3.1 基于測距的定位算法分析22-24
• 2.3.2 無需測距的定位算法分析24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第3章 DV-Hop 定位算法及誤差研究與性能仿真28-40
• 3.1 DV-Hop 定位算法原理分析28-31
• 3.2 現(xiàn)有 DV-Hop 定位算法的改進(jìn)研究31-33
• 3.3 DV-Hop 定位算法誤差分析33-35
• 3.3.1 客觀因素34-35
• 3.3.2 主觀因素35
• 3.4 DV-Hop 算法性能分析35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第4章 基于跳距誤差加權(quán)的 WSN 節(jié)點(diǎn)粒子群優(yōu)化定位算法40-62
• 4.1 引言40
• 4.2 粒子群算法研究40-45
• 4.2.1 粒子群優(yōu)化算法41-42
• 4.2.2 粒子群優(yōu)化算法原理分析42-43
• 4.2.3 粒子群優(yōu)化算法流程43-44
• 4.2.4 基于慣性權(quán)重的粒子群算法分析44-45
• 4.3 WPDV-Hop 定位算法的研究45-55
• 4.3.1 限定信息廣播范圍46-47
• 4.3.2 基于誤差加權(quán)處理的平均跳距估計(jì)算法47-50
• 4.3.3 基于改進(jìn)的粒子群(PSO)優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)定位算法50-53
• 4.3.4 WPDV-Hop 定位算法流程53-55
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)及分析55-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 基于跳距誤差修正的 WSN 節(jié)點(diǎn)位置判斷定位算法62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 WLDV-Hop 定位算法的研究62-68
• 5.2.1 節(jié)點(diǎn)位置判斷法63-65
• 5.2.2 基于誤差修正的平均跳距估計(jì)算法65-66
• 5.2.3 WLDV-Hop 定位算法流程66-68
• 5.3 仿真實(shí)驗(yàn)及分析68-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第6章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 作者簡介82-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果83-84
• 致謝84-85

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