发布时间 : 星期日 文章无线节点定位算法研究硕论 - 图文更新完毕开始阅读aae1fe4bf01dc281e53af056
因其成本投入低，能量消耗低，占用空间小的特点而受到青睐，除此以外，微型传感节点具有信息感知、数据处理和无线通信等功能[1-3]。目前，研究人员从事与其相关技术的研究并取得不错的成绩，而这些成绩的取得也进一步促进微型传感器节点的发展。同时这些技术的出现也使得建立无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）成为可能。无线传感器网络同传统传感器网络获取及处理信息的方式不同，它不再需要固定的网络基础设备，同时它与传感器传统相比，它具有获取信息速度更快，使用寿命更长等优点。其主要适合应用于不适于人员值守的环境，或是对人体有害的环境。尤其在战场监视、环境监测、医疗、空间探索和抢险救灾等特殊领域有着广阔的应用前景。只要在整个区域内覆盖大量的大量无线传感器节点，并可以对该区域内的所有感知对象进行监测，并将采集到的有关监控对象的信息传感数据，传送到基站，在这里将对信息进行相关处理然后传送给用户终端。无线传感器网络打破传统通信的方式，它将自然信息与逻辑信息进行交汇建立起了两者的联系。它提供了一种新型的可以感知自然界的方式，因而被认为是改变世界的一项伟大技术，同时其吸引个各个领域研究人员的目光，并进行相关课题的研究，其中许多研究学者都侧重研究无线传感器网络的定位技术。定位技术处于整个网络的核心位置。首先我们应当说明的是无论利用无线传感器网络进行何种应用，其节点的感知数据同位置有密切联系必，如果没有获得位置信息，则感知到的数据也就没有存在的实际意义了。除此以外，利用定位技术获取位置信息可以有效使提高路由效率，同时节省能量，加强整个网络的安全性稳定性。但是，传感器网络中有大量的节点给每个节点均配置GPS收发器或者利用人工配置节点位置都是回到种种条件的制约。基于上述情景，应当研制出方法可以让无线传感器网络节点实行自动定位，这就是所谓的无线传感器网络节点的定位技术研究。基于以上原因，研究与发展无线传感器网络的定位技术是十分必要的，许多研究人员已经投身于这一课题的研究
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。本文中主要
针对静态无线传感器网络模型的定位精度、定位覆盖率、以及算法可扩展性进行研究，并以此为基础，然后根据不同网络模型特点研究与其相适应的定位技术及相关问题。
1.2 国内外研究概述
国际上目前比较有代表性和影响力的无线传感网络实用和研发项目主要应用于军事方面。民用方面，美日等发达国家在对该技术不断研发的基础上在多领域进行了应用。
对于国内的研究现状。我国许多高校已经着手于有关无线传感器网络方面的的工作研究[30-42]。同时一些国产企业也开始了这一课题的研究 [35-39]。不过从整体来看，我国关于无线传感器网络的研究仍处于起步阶段。
1.3无线传感器网络的体系结构及特点
如图1.1所示，首先将传感器节点均匀的分布在监测区域，所谓无线传感器网络就是有这些节点以自组织的方式构建的。
图1.1无线传感器网络体系结构
从上图为无线传感器网络体系结构。传感器节点的主要任务是感知被监测区域的对象并对相关信息进行采集，可对所采集的数据先进行预处理然后再发送出去，其传送路径是有章可循，其最终将所采集的信息传递到汇聚节点该节点也叫做数据中心或基站，该中心主要是用来处理数据，储存相关信息，传递数据的，它是实现整个网络同外部互联网络相连接必不可少的一部分。数据传送到汇聚节点后，汇聚节点会对该数据进行再处理，经互联网或卫星将处理后的数据传送到用户端，供用户端进行数据处理。同时用户也可以对传感器网络进行参数调整进而对其控制管理。
所谓无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)就是有一定数量的传感器
节点以其自行组织的方式形成网络。其中这些传感器节点均具有感知、计算和无线通信的能力。大量的节点抛撒到向监测区域，各传感器节点通过自组织方式组建无线通信网络。被分散到监测区域的各个节点。利用其内置的传感器件对其附近环境进行观察，并收集相关信息。下面详细介绍一下无线传感器网络的特点:
1.电源能量受限：无线传感器网络中的节点在工作过程如果其供电电池没电了，不允许给其更换电池换是充电。
2.原料资源受限：由于无线传感网络整个网络投入资本少、占用空间少、能量消耗低的特点，所以很难找到符合其要求的硬件和软件资源。
3.不存在中心：无线传感器网络的网络结构通常是对称的。
4.自行进行组织：无线传感器网络没有固定的基础设施即可实现布设和展开 5.多跳路由：两节点进行会因距离太远而受到限制，如果距离较远时，可以通过中间节点多跳路由来实现。
6.动态拓扑：在该传感器网络中，其节点不是固定不动的它是动态的，因而其网络的拓扑结构也是动态。
7.节点数量众多，分布密集：监测区域的节点众多，分布密集，利用高密度性以确保整个系统的容错性和抗毁性。
总体来说：无线传感器网络是特殊的adhoc网络。它的特殊之处在于其节点数量较多分不较密集，通常不采用统一的编址，其电源容量有限，要严格控制电量消耗，该网络的拓扑结构是动态的。除此以外，无线传感器节点硬件结构简单，通信和计算能力有限，不具备人机控制界面，节点间通信自动协作和交换。可见无线传感网络并不完善，有许多问题有待解决。
管理平台可分为能量、移动和任务管理平台。能量管理平台主要工作是管理节点怎样处理其能量的，例如节点接收到其临近节点发送的信息好其将关闭接受机关以免再次接受同样信息造成浪费，如果该节点没有电量了，其也会通知临近节点其没电了，这样就不会再向它发送信息。移动管理平台能够监测并记录节点的移动。任务管理平台的主要任务是给各个节点安排具体的工作。
1.4无线传感器网络的主要应用
无线传感器网络无线传感器网络同传统传感器网络获取及处理信息的方式
不同，它不再需要固定的网络基础设备，同时它与传感器传统相比，它具有获取信息速度更快，使用寿命更长等优点。其主要适合应用于不适于人员值守的环境，或是对人体有害的环境例如：
（1）军事领域：美国军事部门在一定程度下促使了这一网络的产生与发展。因为无线传感器网络其自组织，配置方便，价格适中等优点，是条件环境恶劣战场的最佳选择。可以利用飞机或弹炮将其散射到敌方，然后可以近距离的收集敌方战场信息。
（2）环境监测：经济的不断发展，但同时也带来了一定的环境问题。随着人们生活质量的不断提高，人们对环境的要求也越来越高，所以保护环境已经成为一个热门话题。利用无线传感器网络的特有优势可以在环境监测方面提供很大的帮助。首先，传感器节点可以集成各类传感模块的传感器节点，可以对环境中各种因素进行监测，例如大气、温度等，除此以外还可以用于跟踪鸟类迁徙从而进一步分析该物种。其次，由于无线传感器网络的覆盖范围较大，可以利用这一点对大区域进行监测，利用此网络对湖泊、河流沙漠等进行监测将会减少资金投入；再者，其还可以应用到人工作业存在危险的环境。
（3）医疗护理：无线传感器网络在医疗护理方面的应用前景也十分令人期待的。例如可以监测病人的各项指数。
（4）建筑监控及智能家居：高楼建筑及桥梁往往会受到外界环境及其自身负荷的影响，从而存在一定的安全隐患。如果在楼宇中安装无线传感器网络，可以时刻监测该楼宇的各项指标，当其出现异常时会向管理部门进行报告并作为修复的决策依据。Straser和Kiremidjian首次运用采用无线传感器网络监测建筑物状态，随后许多学者也对之一课题进行研究同时无线传感器网络可以实现家居智能化，使人们家庭生活更加舒适、安逸。例如，可以在房间内安装可以感知温度、空气指数等无线传感器，从而可以掌握房间的相关因数从而控制门窗及其他家电进行自动控制。除此以外可以给家电安装上传感器节点，通过外部网络实现远程遥控。
（5）空间探索：空间技术在一定程度上标志着一个国家的综合实力，因而各国科学家都热衷于外星球的探索。将传感器节点散播在外星球的表面能够对其进行有效的监控。采用这种方式进行外星球的探索，在一定程度上节省资金成本，