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无线传感器网络作为一种全新的信息获取与处理技术,能够广泛应用在国防军事、环境监测、空间探索及物品跟踪等许多领域。对于大多数应用来说,没有时空信息标识的数据用处有限。因此,无线传感器网络节点定位技术已经成为传感器网络必不可少的支撑技术之一,目前受到了国内外学者的广泛关注。
首先,本文在查阅大量相关文献的基础上,综述了基于无线传感器网络定位技术的国内外研究现状。介绍了无线传感器网络定位系统和算法的性能评价标准和分类方法,着重综述了近年来该领域具有代表性的算法及系统的原理和特点。
其次,本文介绍了基于差分的无线传感器网络定位技术。差分算法主要分为Hop Count算法与H0p Distance算法两种,本文详细介绍了它们的原理并同非差分算法进行了比较。仿真结果表明,差分算法的定位精度要高于非差分算法。在此基础上,本文提出了一种基于差分的改进DV-Hop算法,利用误差修正因子来减少由于多跳造成的累积定位误差,克服了DV-Hop算法采用平均跳段距离来计算节点间距离,没有考虑到每条路径上特殊情况的局限。通过仿真,本文比较了改进的DV-Hop定位算法和一般的DV-Hop算法的性能。结果表明,在同等条件下,改进的DV-Hop算法有效地减小了定位误差。
再次,本文提出了一种基于协作通信的改进质心定位算法。质心算法在锚节点过少时,定位精度和覆盖率降低;但是,增大锚节点的比例会增加系统硬件消耗和成本。为此,本文提出通过引入协作伙伴,合作生成虚拟锚节点来参与定位的方法,并推导了虚拟节点的计算公式。仿真结果表明,基于协作的质心算法无论定位精度还是覆盖率均高于原始质心算法。
最后,本文对相关研究工作进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。