本文關(guān)鍵詞：麥田環(huán)境中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法設(shè)計(jì)

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)近年來受到了科學(xué)界的普遍關(guān)注。該網(wǎng)絡(luò)中體積小、成本低且低功耗的設(shè)備被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、目標(biāo)追蹤、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)等不同場(chǎng)合。在眾多應(yīng)用中,節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)為降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)搭建成本做出了重大貢獻(xiàn),而如何提高節(jié)點(diǎn)定位算法的準(zhǔn)確性,成為了亟待解決的問題。本文以小麥環(huán)境下傳感器節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象,在分析國(guó)內(nèi)外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的基礎(chǔ)上,研究了基于均勻度分析的節(jié)點(diǎn)定位技術(shù),并重點(diǎn)從麥田環(huán)境下信號(hào)傳播模型、布點(diǎn)均勻度、節(jié)點(diǎn)定位算法三方面進(jìn)行探索。本文具體工作與取得的成果如下:(1)選取適用于麥田環(huán)境下傳感器節(jié)點(diǎn)的基本定位算法。對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的基本概念進(jìn)行闡述,并依據(jù)節(jié)點(diǎn)是否進(jìn)行測(cè)距與定位算法復(fù)雜度的關(guān)系,對(duì)當(dāng)下定位技術(shù)進(jìn)行分類、整理。通過分析各類節(jié)點(diǎn)定位算法,選取適用于麥田環(huán)境下節(jié)點(diǎn)定位的基本算法。(2)提出以01/H,02/H,04/H為基礎(chǔ)的多段式單反射路徑模型OP-1-R。選取基于Z-stack協(xié)議棧的CC2530片上系統(tǒng)對(duì)麥田環(huán)境下節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)強(qiáng)度與丟包率進(jìn)行測(cè)量,并計(jì)算信號(hào)損耗值。通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與自由空間模型、單反射路徑模型、OFPED模型的對(duì)比,提出多段式單反射路徑模型OP-1-R,從而更好的擬合信號(hào)損耗值,提高節(jié)點(diǎn)間距離的計(jì)算精度。(3)設(shè)計(jì)基于均勻度分析的質(zhì)心迭代—極大似然估計(jì)定位算法。給出基于麥田環(huán)境下節(jié)點(diǎn)定位算法的流程圖,并選取均勻度分析算法,通過MATLAB模擬布點(diǎn)情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法可以準(zhǔn)確判斷布點(diǎn)均勻狀況。通過對(duì)改進(jìn)后的質(zhì)心迭代算法進(jìn)行模擬,得出最佳迭代參數(shù)?,η的值。依據(jù)對(duì)改進(jìn)后的質(zhì)心迭代算法與極大似然估計(jì)算法定位誤差的分析,選取麥田環(huán)境下算法轉(zhuǎn)換因子(37)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在90?90m的麥田區(qū)域內(nèi),基于均勻度分析的質(zhì)心迭代—極大似然估計(jì)法與傳統(tǒng)極大似然定位誤差相比,節(jié)點(diǎn)數(shù)為5,11,16,21時(shí),定位誤差分別降低了26.77%,5.55%,1.72%,0.06%。(4)設(shè)計(jì)農(nóng)田環(huán)境中最少錨節(jié)點(diǎn)布置算法。從錨節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)角度出發(fā),設(shè)計(jì)農(nóng)田環(huán)境中錨節(jié)點(diǎn)布置算法。該算法以最少錨節(jié)點(diǎn)數(shù),覆蓋95%以上的感知域,確保未知節(jié)點(diǎn)定位的可行性。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5

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