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无线节点定位算法研究
摘要
无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界有机的联系起来，改变了人类与自然界的交互方式，实现了一种新的感知自然界的方式，被认为是能对21世纪产生巨大影响力的技术之一。在无线传感器网络的各种应用中，节点定位都有着十分重要的价值，然而，传感器网络规模通常比较大，给网络中所有节点均安装GPS收发器或者人工配置节点位置会受到成本、功耗、效率等问题的限制，因此必须采用一定的机制实现无线传感器网络的自身定位，本文基于这一背景进行了无线传感网络中无线节点定位算法分析，主要进行了以下研究内容：首先探讨了几种经典的无线节点定位算法，然后针对DV-Hop算法进行了基于粒子群优化算法的改进研究中，并给出了粒子群改进算法的技术仿真和性能分析。仿真分析表明，改进算法在精度上有了一定提高，能够满足大部分节点定位精度的需求。
关键词：无线传感器；定位算法；DV-Hop算法；粒子群优化算法
Abstract
Wireless sensor networks (WSNs) linking to the physical world organic logically and objectively, changing the way humans interact with the natural world, enabling a new way of perception of nature，is considered to be one of the technologies of the
21st century to make a big impact. In all these WSNs' applications, node localization is of extreme importance .However, the scale of WSNs is usually too large ,it’s impossible to make the all node are installed GPS sender and receiver, or to configuration node location artificially, because of the limit of cost, power, and efficiency. Therefore we must use some algorithms to achieve the self-positioning of WSNs. Basing on this background, this article makes some analyses on WSNs self-positioning algorithm analysis, and focuses on the following research contents: we discusses some classic WSNs positioning algorithms. And basing on the Particle Swarm Optimization algorithm, we improve the DV-Hop algorithm and make some simulation analyses and performance analyses. The analyses indicate that the proved algorithm makes some progresses on localization accuracy and satisfies most location requirements in WSNs.
key words: wireless sensor positioning algorithm DV-Hop algorithm Particle Swarm Optimization algorithm
目录
无线节点定位算法研究........................................................................................ 1
摘要........................................................................................................................ 1 Abstract .................................................................................................................. 1 目录........................................................................................................................ 2 第一章 绪论........................................................................ 错误！未定义书签。
1.1研究背景和意义................................................... 错误！未定义书签。 1.2 国内外研究概述 .................................................. 错误！未定义书签。 1.3无线传感器网络的体系结构及特点 ................... 错误！未定义书签。 1.4无线传感器网络的主要应用 ............................... 错误！未定义书签。 1.5节点定位技术及其意义 ....................................... 错误！未定义书签。 第二章无线传感器网络定位技术综述.............................. 错误！未定义书签。
2.1概念和术语 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.2 与距离有关的定位算法分析 .............................. 错误！未定义书签。
2.2.1 基于测距的定位方法 ............................... 错误！未定义书签。 2.2.2 到达时间（TOA）定位法法 ..................... 错误！未定义书签。 2.2.3 时间差（TDOA）定位法 .......................... 错误！未定义书签。 2.3 与距离无关的定位算法分析 .............................. 错误！未定义书签。
2.3.1 质心算法 ................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 DV-Hop算法 ............................................... 错误！未定义书签。 2.4小结 ....................................................................... 错误！未定义书签。 第四章 DV-Hop算法改进的定位技术 .............................. 错误！未定义书签。
4.1 DV-Hop算法的缺陷 ............................................. 错误！未定义书签。 4.2 DV-Hop算法的改进 ............................................. 错误！未定义书签。
4.2.1 DV-Hop算法的距离误差校正 ................... 错误！未定义书签。 4.2.2 MIN-MAX方法与加权最小二乘法的结合 错误！未定义书签。 4.2.3 改进算法的流程图 ................................... 错误！未定义书签。 4.3 DV-Hop算法流程图 ..................................... 错误！未定义书签。 4.4DV-Hop算法仿真结果分析 .................................. 错误！未定义书签。
4.4.1 仿真设计 ................................................... 错误！未定义书签。 4.4.2 DV-Hop算法仿真程序 .............................. 错误！未定义书签。 4.4.3 仿真结果分析 ........................................... 错误！未定义书签。 4 .5算法改进对比 ....................................................... 错误！未定义书签。
4.5.1 节点位置对比 ........................................... 错误！未定义书签。 4.5.2 平均定位误差对比 ................................... 错误！未定义书签。 4.6 本章小结 .............................................................. 错误！未定义书签。 第五章 总结和展望............................................................ 错误！未定义书签。
5.1 总结 ...................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献：.......................................................................................................... 42 致 谢.................................................................................................................. 47 作者在学期间取得的学术成果.......................................................................... 48
第一章 绪论
1.1研究背景和意义
随着科学不断进步，其为发展微型传感器节点提供了技术支持。微型传感器