基于网格质心的无线传感网络的三维定位算法的研究

论文摘要

20世纪90年代末期,就开始了无线传感器网络的研究。从21世纪开始,无线传感器网络引起了工业界、学术界以及军界的极大关注。美国、欧洲和中国相继制定了无线传感器网络研究计划,目前,无线传感网络在目标跟踪、大鸭岛海燕监测、冰河监测、医疗健康、电子牧场甚至海底板块调查、行星探查等领域已经取得了不错的成绩。因此,无线传感器网络的研究具有重要的意义。无线传感器网络有非常多的关键技术,本文重点研究无线传感网络的定位技术。在无线传感器网络中,位置信息对传感器网络的监测活动至关重要,事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所包含的重要信息,没有位置信息的监测消息往往毫无意义。因此,确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感器网络最基本的功能之一,对无线传感器网络应用的有效性起着关键的作用。在WSN的定位主要分为两类：基于测距的定位算法和基于非测距的定位算法。本文主要研究基于非测距的定位算法GLA (Grid Localization Algorithm),在传统GLA的基础上,提出了改进的迭代加权质心GLA,该算法利用网格化获得未知节点的大致位置,在利用质心算法估计未知节点的位置坐标。仿真结果表明：定位算法无需复杂的测距设备和昂贵的外部设施,就能获得较高的定位精度和定位比例,且通信协议相对简单,对网络拓扑具有一定的鲁棒性,因此是一种低成本、低功耗的无线传感器网络三维自身定位方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感网络研究背景
• 1.2 无线传感网络的国内外发展研究状况
• 1.3 无线传感网络的应用前景
• 1.4 无线传感网络关键技术以及面临的挑战
• 1.5 论文的研究内容以及组织结构
• 第二章 无线传感网络的定位算法研究
• 2.1 无线传感器网络简介
• 2.1.1 网络体系的网络结构
• 2.1.2 无线传感网络的特点
• 2.2 无线传感网络定位节点简介
• 2.2.1 传感器定位节点的描述
• 2.2.2 传感器节点的现实约束
• 2.3 节点定位的基本方法
• 2.3.1 节点定位中的符号说明
• 2.3.2 节点间实际距离的测量方法
• 2.3.3 节点的定位方法
• 2.4 定位算法的性能指标
• 2.5 无线传感网络定位算法的分类
• 2.5.1 基于测距的定位算法
• 2.5.2 基于非测距的定位算法
• 2.6 本章小结
• 第三章 无线传感网络三维定位算法
• 3.1 典型的三维定位算法
• 3.1.1 APIS
• 3.1.2 Landscape3-D
• 3.1.3 Constrained3-D
• 3.1.4 APIT3-D
• 3.2 基于网格化的三维质心算法
• 3.2.1 网格化定位算法简介
• 3.2.2 三维无线传感网络的部署
• 3.2.3 网格化划分及问题的转化
• 3.2.4 改进的三维定位算法的描述
• 3.2.5 算法的迭代完善
• 3.3 总结
• 第四章 算法的仿真及其性能分析
• 4.1 无线信号传输模型
• 4.2 算法的仿真环境及条件
• 4.3 参数对算法的影响
• 4.3.1 网络连通度对算法的影响
• 4.3.2 锚节点数目对算法的影响
• 4.3.3 通信半径对算法的影响
• 4.4 总结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科技成果