基于非测距无线传感器网络节点定位算法研究

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随着传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术的迅速发展和日益成熟,推动了具有划时代意义的无线传感器网络的产生和发展,其目的是协作地实时监测、感知、采集和处理网络覆盖区域内感知对象的信息,并发送给所需这些信息的观察者。在传感器网络的各种应用中,监测到事件之后关心的一个重要问题就是该事件发生的位置,不知道传感器位置而采集到的数据是没有意义的。   本文以无线传感器网络节点定位技术为研究内容,介绍了无线传感器网络的基本概念及无线传感器网络中节点定位技术的有关理论知识,将现有节点定位算法进行了新的分类,给出了节点定位算法的性能评估指标。本文以无线传感器网络节点定位算法这一课题为研究目标,给出了针对DV-Hop和蒙特卡洛(MCL)两种改进的定位算法,本论文研究的目的是通过对原有算法的改进,获得较为理想的节点定位精度。论文主要包含以下两方面的工作:   ①针对典型的DV-Hop算法,在实际的无线传感器网络中,当节点的分布非常不均匀,存在拓扑空洞区域,出现这种情况通常是在节点覆盖的区域内,存在湖泊或者河流,由于自然条件引起的空洞,或者因为传感器节点工作的时间较长,造成电池能量过早的耗尽,也能够形成网络拓扑的空洞结构,当存在网络的拓扑空洞结构时,应用传统的DV-HOP算法会产生较大的误差。改进的算法通过搜索网络里存在的边缘节点、调节边缘节点的通信半径、锚节点与未知节点之间的距离估计以及未知节点定位四个步骤来对DV-HOP算法进行改进和优化,改进的算法能够较好地应用于存在拓扑空洞的无线传感器网络,并且能够降低节点定位的误差率,同时获得较为理想的定位精度。   ②研究无线传感器网络,当锚节点静止、待定位的节点随机进行运动的情况下,待定位节点的定位方法。在传统的蒙特卡洛(MCL)算法基础上,给出一种基于最大最小速度采样区的蒙特卡洛移动节点定位算法。通过构建节点的运动模型,进行节点的运动预测、过滤节点不可能出现的位置样本,提高了待定位的移动节点的定位精度。
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