基于非測距的WSN定位技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛，國家總體發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)及物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略發(fā)展要求政策出臺(tái)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用得到了長足發(fā)展，涉及諸多領(lǐng)域，主要包含有緊急服務(wù)、導(dǎo)航系統(tǒng)、交通控制監(jiān)測、醫(yī)療保健監(jiān)測，也可用于軍事工業(yè)等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)是如何保證信號(hào)定位精度在可靠的范圍內(nèi)，有時(shí)可能要滿足更為苛刻要求。如果傳感器節(jié)點(diǎn)不知道它們的地理位置，那么節(jié)點(diǎn)所感知獲取的環(huán)境中的數(shù)據(jù)信息就是無意義的，例如，在緊急救援中，若在識(shí)別受傷的受害者的位置時(shí)產(chǎn)生一

2、秒的延遲，都可能造成危及生命的情況。對于節(jié)點(diǎn)的定位來說全球定位系統(tǒng)（GPS）是最簡便的方法，但其成本高、能量消耗高，傳感器網(wǎng)絡(luò)中擁有大量節(jié)點(diǎn)，將GPS部署到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上是不現(xiàn)實(shí)的。
　　隨著嵌入式技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出許多WSN定位方法，如接收信號(hào)強(qiáng)度、到達(dá)時(shí)間、到達(dá)時(shí)間差及到達(dá)角度等基于測距的定位方法，這種定位方法不依賴對距離條件的直接測量，而是依靠軟件計(jì)算；其次是基于非測距的定位方法，包括質(zhì)心定位、DV-Hop、APIT等

3、算法，此種方法通過網(wǎng)絡(luò)連通性信息和跳數(shù)進(jìn)行定位，在滿足定位精度的條件下節(jié)約成本操作簡便。本文研究了基于非測距的定位算法，主要內(nèi)容如下：
　　1）介紹了WSN的主要應(yīng)用領(lǐng)域、理論基礎(chǔ)及技術(shù)特點(diǎn)和目前亟待解決的問題等，分別闡述基于非測距和測距的兩種定位方式的原理、優(yōu)勢及不足之處，以此為基礎(chǔ)，介紹了經(jīng)典的如三邊測量法、三角測量法和極大似然估計(jì)法等節(jié)點(diǎn)位置計(jì)算的幾種基本方法。
　　2）介紹了兩種典型的基于非測距的WSN定位算法，即質(zhì)

4、心定位算法和DV-Hop定位算法，闡述其基本原理流程，使用MATLAB自編程軟件平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，尋找影響定位精度的因素。
　　3）分析導(dǎo)致傳統(tǒng)DV-Hop算法定位精度不夠的因素和在程序算法代碼上可能存在的提升空間，從兩個(gè)方面著手處理：數(shù)學(xué)加權(quán)處理平均每跳距離，綜合考慮未知節(jié)點(diǎn)周圍多個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)空間位置參與定位，編寫代碼形成加權(quán)算法WDV-Hop算法，利用MATLAB自編程軟件平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分析比較WDV-Hop算法和傳統(tǒng)DV-

5、Hop算法定位精度，綜合評(píng)價(jià)影響定位誤差的性能指標(biāo)。
　　4）將生物遺傳優(yōu)化算法中優(yōu)勝劣汰適者生存的思想移植到WDV-Hop算法中，形成改進(jìn)型的WDV-Hop算法：GWDV-Hop算法，利用MATLAB自編程軟件平臺(tái)再一次改進(jìn)WDV-Hop算法程序代碼對新程序進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，首先比較三者的定位精度，再從錨節(jié)點(diǎn)比例、節(jié)點(diǎn)總數(shù)和通信半徑等多個(gè)因素對傳統(tǒng)算法、WDV-Hop算法和GWDV-Hop算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)新算法的性能指標(biāo)。