无线传感器网络矢量跳距定位算法研究

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无线传感器网络技术是物联网的实现基础,也是当下物联网创新工程的重要组成部分,其在2012年国家工信部发布的《物联网“十二五”发展规划》中被确定为关键信息传输技术。定位技术则是无线传感器网络的支撑技术;相应地社会的发展与进步促进了定位服务市场的不断壮大。因此定位技术的研究有着重要的理论意义和实用价值。本文选择应用广泛的矢量跳距定位算法(Distance Vector-Hop,DV-HOP)对定位技术做深入的研究。根据不同的应用需求,分别以高精度和低能耗为设计目标,提出了两种改进算法,以期深化无线传感器网络中定位技术的研究并为该技术的应用与推广奠定相应的基础。本文的研究成果主要有如下几点:①充分阐述了定位技术对无线传感器网络的重要性,进而分析了现有定位策略或技术在无线传感器网络应用中的不足;详细讨论了基于测距和非测距算法对定位技术实现的优缺点;根据定位算法的评价指标,对典型的非测距定位算法作了深入的探讨与分析,夯实了后续定位算法的研究基础。②对于高精度定位的需要,本文提出了一种基于隶属度的二次求精矢量跳距定位算法。有鉴于使用DV-HOP算法时造成定位误差的相关问题,通过算法改进,使用对应跳距校正值法来减小节点间距离的计算误差;以节点间跳数所确定的距离范围为标准,用节点隶属度函数对未知节点作二次求精计算以校正未知节点的位置,进而达到定位的实现。仿真研究表明该算法有助于定位精度的提高,同时也通过自行搭建的小型无线传感器网络对该算法的实用性作了验证分析。③对于低能耗的定位服务需求,本文提出一种基于概率跳数限定的矢量跳距定位算法。该算法通过对随机部署网络的节点分布作近似概率分析;根据网络节点分布的特点以及定位信息的需求量来限定节点间的跳数,从而有效减少网络的通信量,最终达到降低能耗的目的。文中从通信开销和计算开销两个方面对该算法的降耗潜力作了阐述说明。
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