基于加权最小二乘的无线传感器网络节点定位算法研究

论文摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是信息科学领域中一个全新的发展方向,是信息技术与传统学科相互融合的成果。它综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术,能够实时监测、感知和采集网络监测区域中各种环境或监测对象的信息(如声音、温度、湿度、压力等),并对采集的信息进行处理,处理后的信息通过无线方式发送给信息采集者。由于其在环境监测、工业制造、国防军事、卫生医疗、交通管理等领域的巨大应用前景,近年来受到国际学术界和工业界的广泛关注。然而确定信息收集的位置也就是获取消息的节点的位置是众多应用的前提,因为没有和具体环境结合在一起的监测信息无任何实际意义,所以无线传感器网络节点定位问题在无线传感器网络的研究和应用中占有重要的地位,是无线传感器网络中的关键技术之一,对节点定位问题的研究具有非常重要的意义。本文将加权最小二乘算法应用于无线传感器网络节点定位算法中,得出了一些有意义的结果,主要工作概括如下：1.分析了经典Euclidean算法的实现过程并对其进行了改进。仿真实验比较了原始Euclidean算法与改进的Euclidean算法的能量消耗问题。2.针对以往利用加权最小二乘算法得到的定位计算结果不能适应环境变化的问题,提出一种新的加权算法。新算法的权值不需要预先设定且能够反映环境对定位计算的影响,并能抑制迭代定位过程中累积误差的影响。3.将实现定位的未知节点上升为锚节点,赋予不同的权值,权值的大小反映其在定位计算中的可信度。未知节点根据更新的锚节点位置信息循环求精。改善了Euclidean算法中定位精度及覆盖率受锚节点密度影响较大的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 传感器网络的应用前景
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.2.1 传感器网络的体系结构
• 1.2.2 传感器节点的物理结构
• 1.3 无线传感器网络节点定位问题
• 1.3.1 节点定位的基本概念
• 1.3.2 节点定位的重要性
• 1.3.3 节点定位面临的技术挑战
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 研究内容与论文组织
• 第二章 节点定位基本原理
• 2.1 节点定位的基本概念描述
• 2.2 节点间距离（或角度）测量方法
• 2.3 节点位置计算的方法
• 2.3.1 三角测量定位法
• 2.3.2 三边定位法
• 2.3.3 最大似然估计法
• 第三章 无线传感器网络节点定位算法综述
• 3.1 无线传感器网络节点定位算法分类
• 3.2 无线传感器网络的性能评价
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 性能评价
• 3.3 几种典型节点自定位算法分析
• 3.3.1 质心定位算法
• 3.3.2 DV-Hop定位算法
• 3.3.3 APIT定位算法
• 3.3.4 Euclidean定位算法
• 3.3.5 凸规划定位算法
• 3.4 几种典型节点自定位算法性能分析比较
• 3.5 小结
• 第四章 一种新的定位算法
• 4.1 引言
• 4.2 Euclidean定位算法分析
• 4.3 最小二乘法
• 4.3.1 基于最小二乘原理的加权融合计算方法
• 4.4 改进的加权最小二乘法
• 4.4.1 加权因子中各系数值的取得
• 4.5 算法步骤
• 4.6 算法能量消耗分析
• 4.7 仿真结果分析
• 4.8 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 后续研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读研究生期间发表的学术论文