基于TDOA的目标定位跟踪的TDMA协议实现方法

作     者：吕聪敏 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨克虎

授予年度：2013年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 

主      题：无线传感器网络(WSN) 介质接入控制(MAC) 时分多址接入(TDMA) 定位与跟踪 OMNet++ 

摘      要：目标定位与跟踪在无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）中有着重要的应用，为了减少无线传感器网络整体能量消耗，保证可接受的跟踪精度和时延性能，需要一个高效的介质接入控制协议（Media AccessControl，MAC）。时分多址接入（Time Division Multiple Access，TDMA）技术在网络节点密度较大、时延要求较严格的情况下具有独特的优势，这使得其在无线传感器网络的MAC协议中占据重要的位置。 本文在网络仿真软件OMNet++环境下建立了基于TDMA的MAC协议的网络场景和协议栈框架，实现了深度优先搜索方式下的时隙分配方案、广度优先搜索方式下的时隙分配方案、集中式的时隙分配方案的功能模块，并配合其他各层协议完成了对上述三个协议的数据包平均时延、数据包最大时延、网络吞吐量的性能测试，最后对比分析了它们的结果。接着在OMNet++网络仿真软件中设计了用于目标定位的网络协议栈，重点实现了配合其他各层协议共同完成目标定位的MAC层协议的设计开发。由于本文重点讨论的是MAC层协议，所以具体的性能测试是针对MAC协议进行设置的，经过仿真测试我们可以看到，使用我们设计的MAC层协议不仅能完成整个网络的功能，而且能获得比使用LMAC（Lightweight MAC）协议更好的时延性能。 最后我们给出了在基于TDOA目标跟踪应用背景下网络协议的设计原理框架，此框架以MAC层协议为主要设计对象，介绍了基于预测方法的时隙分配原理。利用这种时隙分配机制，能大大减少整个网络的能量消耗。