無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定位方法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測和軍事等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，是近年來研究的一個(gè)熱門課題。在人多數(shù)應(yīng)用中，如火范圍的動(dòng)物跟蹤，敵占區(qū)情報(bào)偵察，地質(zhì)環(huán)境惡劣地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測等，節(jié)點(diǎn)定位都是一項(xiàng)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。從1992年AT&T Laboratoroies Canlbridge開發(fā)出室內(nèi)定位系統(tǒng)ActiveBadge至今，已經(jīng)有許多定位系統(tǒng)和算法被陸續(xù)提山，都是分別針對不同的問題和應(yīng)用來解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)自定位問題。

2、本文的研究工作就是圍繞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)自定位問題而展開。由于不同的應(yīng)用對節(jié)點(diǎn)定位有不同要求，因此定位方法的研究應(yīng)針對特定的應(yīng)用場景。本文考慮的應(yīng)用場景是高密度高連接度的網(wǎng)絡(luò)，相鄰節(jié)點(diǎn)間能進(jìn)行一定精度的測距，不同的監(jiān)測任務(wù)對節(jié)點(diǎn)定位精度有不同要求，定位精度可由粗到細(xì)。基于該應(yīng)用場景，我們需要研究以下兩個(gè)問題：一是研究具有較高的定位精度、較少的通信量和計(jì)算量的定位方法；二是研究在一定通信量和計(jì)算量的約束條件下具有靈活性的定位方法。

3、 針對第一個(gè)問題，本文對現(xiàn)有的眾多節(jié)點(diǎn)自定位方法進(jìn)行了調(diào)研和分析后，發(fā)現(xiàn)具有廣泛適應(yīng)性和魯棒性的MDS算法較適合本文提出的應(yīng)用場景，因此把它作為研究的起點(diǎn)。在對MDS算法進(jìn)行深入分析和研究后，本文確定了在已知部分測距信息的情況下采取先求初值再進(jìn)行迭代計(jì)算的基本定位模式，接著對現(xiàn)有的幾種初值計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對其中一種初值生成算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了AFL直角坐標(biāo)初值生成算法。隨后，在MDS算法的基礎(chǔ)上，本文提出了隨機(jī)擴(kuò)散的分布式

4、定位算法，并對其進(jìn)行了詳盡的復(fù)雜度分析和廣泛的仿真試驗(yàn)。與同類算法相比，隨機(jī)擴(kuò)散的分布式定位算法只需更少的計(jì)算量和通信量就能達(dá)到較高的定位精度。 針對第二個(gè)問題，本文提出了分層定位的思想，研究了一種集中與分布相結(jié)合的定位方法。通過篩選具有固定連接度的框架節(jié)點(diǎn)并分步定位，使得該方法的計(jì)算復(fù)雜度與網(wǎng)絡(luò)連接度無關(guān)，更能適用于高連接度的網(wǎng)絡(luò)。由于采用了分層定位的策略，該方法能快速獲得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的粗定位結(jié)果，并能根據(jù)不同的要求實(shí)現(xiàn)部