基于連通性的無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點定位問題研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡具有可快速部署、易組網(wǎng)、不受有線網(wǎng)絡約束等優(yōu)點，因此具有廣泛的應用前景。在這些實際應用中，節(jié)點定位有著廣泛的需求，是無線傳感網(wǎng)絡的關(guān)鍵問題。為了有效的解決節(jié)點定位問題，研究者提出了大量的定位算法。這些算法通常被分為基于測距的算法和無需測距的算法。基于測距的定位算法需要測量節(jié)點之間的距離或角度信息才能計算出未知節(jié)點的位置。這類算法雖然在定位精度上有一定的優(yōu)勢，但需要額外的硬件設備和大量的復雜計算，因此并不適用于低功耗、低成本的

2、實際應用。而無需測距的定位算法(本文就是指基于連通性的定位算法)僅利用節(jié)點之間連通信息進行定位，硬件需求簡單，計算量小，對于普通的傳感節(jié)點來說更為實用。然而，基于連通性的節(jié)點定位算法普遍存在定位精度不高的問題。為了提高定位精度，新的基于連通性的定位算法開始加入大量復雜的計算和額外的消息傳遞，而這對于計算和存儲能力有限的傳感節(jié)點來說是一個很難完成的任務。因此，本文試圖在不增加復雜計算和通信開銷的條件下，改進基于連通性的節(jié)點定位算法，提高定

3、位精度。同時提高算法的實用性，力求將定位算法應用到實際的定位系統(tǒng)中。圍繞以上目標，本文對基于連通性的節(jié)點定位問題展開以下的研究： (1)研究無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點定位問題的相關(guān)工作。目前為止，節(jié)點定位問題已經(jīng)形成了一套比較完善的理論體系，其中包括定位算法的分類，定位算法的性能評價標準以及典型的定位算法和系統(tǒng)。 (2)針對質(zhì)心系列算法在區(qū)域邊界定位誤差大的問題，提出了基于冗余節(jié)點的質(zhì)心算法。利用功能簡單的冗余節(jié)點來改進算法在區(qū)域

4、邊界的定位精度，并調(diào)節(jié)冗余節(jié)點的信號射程及擺放形式來深入分析定位效果。此外，提出了一種新的定位算法評價標準，力求準確體現(xiàn)算法在整個定位區(qū)域的效果。 (3)針對基于跳數(shù)的定位算法，在節(jié)點稀疏排列或不規(guī)則排列的網(wǎng)絡中定位效果差的問題，提出了基于鄰居信息校正的跳數(shù)定位算法。在基于跳數(shù)信息的定位算法基礎上，利用未知節(jié)點估算的鄰居情況與真實收集到的鄰居情況進行對比，選取相似程度高的節(jié)點作為準錨節(jié)點。再用節(jié)點間鄰居表的相似程度表示它們的遠近

5、程度，然后利用遠近程度分配權(quán)值。最后，用錨節(jié)點和準錨節(jié)點對其它節(jié)點進行加權(quán)質(zhì)心定位，校正其它節(jié)點的位置，從而提高算法的整體定位精度。 (4)綜合運用多種定位方法，開發(fā)了一個基于連通性的節(jié)點定位原型系統(tǒng)。 本文主要介紹系統(tǒng)的需求分析，軟硬件平臺，以及系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。本文研究中的貢獻和創(chuàng)新點包括： 利用功能簡單的冗余節(jié)點，在不增加復雜計算的條件下，提高了質(zhì)心算法的定位精度。 提出了一種定位算法的評價標準，從