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无线传感器网络节点定位问题研究

杨名权  
【摘要】:无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是集成了传感器、嵌入式、网络和无线通信四大技术而形成一种全新的信息获取和处理技术。在现代军事、医疗、救援、交通管理及地理探测等领域有着广泛的应用。为了节点间协同工作,节点的位置信息必须能够精确得到。因此节点定位一直是无线传感器网络应用中的关键的基础技术。目前存在的无线传感器网络定位算法普遍存在,定位精度低、算法复杂度高、定位时间长、功耗大等缺点。现在传感器网络技术发展日趋成熟,其应用也越来越广泛,对节点定位算法的研究变得更加重要。本文对传统的定位算法进行了深入的研究后,提出了一种DV-Hop算法的改进算法,基于数列计算跳数的DV-Hop算法(SDV-Hop, Series-based DV-Hop)和一种基于模糊控制的移动锚节点路径规划算法。本文的主要的研究内容和成果如下: 1、对DV-Hop算法中平均每跳距离的计算进行了改进,提出了SDV-Hop算法。本文通过研究发现DV-Hop算法的定位误差主要是因为平均每跳距离计算误差造成的。因为传统的DV-Hop在计算平均每跳距离是使用的是两节点间的直线距离和数据包传输的跳数。而信息包在传输中是折线传输的,这就给平均每跳距离的计算带来了很大的误差。本文针对这一问题提出了自己的解决办法,使用一个预定的数列计算跳数,数列可根据网络状况确定。数列中的元素不限于整数,纠正了跳数计算时的误差,使得跳数尽可能的接近数据包直线传输时,两节点间的最小跳数。 2、提出了基于模糊控制理论的移动锚节点路径规划算法。本文对现有的移动锚节点路径规划进行了分析研究,然后结合模糊控制理论提出了一套移动锚节点路径规划的方法。该算法将移动锚节点前方区域分为左、中、右三个区域,将各区域的节点数进行模糊化然后作为输入,通过模糊计算得到移动锚节点下一步的运动方向。使移动锚节点朝节点密度较大的区域移动,从而使更多的节点完成更好的定位,提高整体的定位精度。仿真实验标明与现有的移动锚节点路径规划相比,该算法在定位精度、定位时间及适用环境等方面都有明显的改善。


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