无线传感器网络节点自定位技术研究

作     者：李新兵 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李长庚

授予年度：2007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）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 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 节点定位 蒙特卡罗 DV-Hop算法 

摘      要：无线传感器网络的应用一般都需要知道传感器节点的具体位置,因此研究无线传感器网络的定位问题具有非常重要的意义。目前提出的许多定位算法计算复杂度高,每种算法只适合某类应用,并且有些算法还需要未知节点比较准确的初始估计值。本文在研究蒙特卡罗方法的基础上,分别在测距条件和非测距条件下提出了新的定位算法,同时还对现有的DV-Hop定位算法进行了改进。 针对测距技术的定位问题,采用无需额外硬件开销的接收信号强度技术,结合蒙特卡罗方法,提出了一种全新的适合无线传感器网络定位的新算法。该算法根据未知节点接收到的锚节点信号,确定随机撒播粒子可能存在的范围,通过标准高斯分布函数给粒子分配权值,不断滤波更新,把未知节点可能出现的位置以加权样本集的形式表示为后验分布,最后得到其估计位置。通过对多种环境下进行仿真实验,结果表明算法减小了计算复杂度,定位精度较高,健壮性和容错性好。 针对非测距技术的定位问题,设计了基于蒙特卡罗方法的定位算法,该算法通过计算随机撒播粒子与锚节点之间的距离,与最大射频传送距离比较并改变其权值,再进行滤波,确定未知节点可能存在的位置。通过仿真实现,表明算法能够充分利用对传感器节点定位估计有用的信息,计算复杂度小,达到粗精度定位要求。 同时采用蒙特卡罗方法对现有的DV-Hop算法进行了改进,仿真结果表明改进的算法比原算法在定位精度方面有明显的改善。本文所提出的定位算法在定位精度,计算复杂度及容错性方面优于通用的传感器网络定位算法。