vsapit无线传感器网络定位算法研究

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1、分类号：ｉ〇１８３；ＴＮ９２单位代码研究生学号：密级；公开囉古林大学硕女学位论文樂术輿化）（ＶＳＡＰＩＴ无线传感器网络定位算法研究ＶＳＡＰｉｌｒＮｔｗｏｒｋｓＩＴＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏ「ＷｒｅｅｓｓＳｅｎｓｏｅ作者姓名一然：王专业：通信与信息系统研究方向：无线传感器网络定位指导教师：全薇教授培养单位；通信工程学院２０１６年６月ｖｓＡＰ打无线传感器网络定位算法研究ＶＳＡＰＩＴＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｏｒｉｔｈｍｆｏ

2、ｒＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒｇＮｅｔｗｏｒｋｓ一作者姓名：王然专业名称：通信与信息系统指导教师：全薇教授学位类别；工学硕±答辩曰期：年月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕：ｔ学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立

3、进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：＞／店年＾月今曰摘要VSAPIT无线传感器网络定位算法研究无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是一种分布式网络，它在待监测区域内随机部署大量微型传感器节点，通过无线通信方式构成多跳自组织网络系统，以达到其协作感知、采集和处理网络

4、覆盖区域内被监测对象信息的目的，并将这些实时信息发送给观察者。然而，这些信息如果不结合位置信息而独立存在将显得毫无意义，因此，获取感知信息的节点位置已成为无线传感器网络研究中的重点问题。现已存在的无线传感器网络定位算法主要分为两大类，依据为是否需要测量节点间的真实距离，按此规则将定位算法分为基于测距的定位算法和无需测距的定位算法。其中，基于测距的定位算法需借助外界硬件设备，在得到较高定位精度的同时会带来更大的网络开销和高昂的硬件成本；无需测距的定位算法依靠网络连通度来完成定位，无需其他硬件设备，具有低成本、低能耗的优势，但

5、得到的定位精度往往不尽如人意。鉴于实际场景中无线传感器网络的规模，成本和能耗问题显得十分重要，因此无需测距的定位方法吸引了广大学者的目光，而APIT定位算法作为其中的经典算法之一更是吸引了广大学者的研究兴趣。本文针对APIT定位算法的定位原理进行了深入的研究，针对APIT定位算法的低定位覆盖率和较高定位误差的原因进行了详尽且深入的分析，指出了影响APIT算法定位误差和覆盖率的外部客观因素和内部主观因素。外部客观因素由网络设置，节点部署等方面决定，该类因素很难避免；内部主观因素由定位算法的原理决定，可通过针对算法缺陷的改进来

6、减小误差。综上所述，从影响APIT定位算法误差大小及定位覆盖率高低的主观因素出发，即锚节点比例和通信半径，以提高定位覆盖率、降低定位误差为目的，对APIT定位算法进行改进，提出了一种基于Voronoi图和序列等级的APIT定位算法，即VSAPIT定位算法。VSAPIT定位算法在APIT定位算法的基础上做了三点改进：改进点一：APIT定位算法的定位结果十分依赖网络连通度，当锚节点数量较少时会产生非常大的误差，同时定位覆盖率也较低，针对上述问题引入了Voronoi图，通过计算交点的坐标作为虚拟锚节点坐标，并将该信息随一跳范围内

7、的真实锚节点广播。改进点二：针对APIT定位算法中进行三角形内点判断时存在的Out-To-In和In-To-Out这两种错误，提出了基于几何图形的方向搜寻判断方法，通过几何关系搜寻到最佳方向，可模拟节点运动的过程，解决了低连通度情况下由于没有邻居节点而不能判断的事件发生的概率，极大程度上降低了Out-To-In和IIn-To-Out发生的概率。改进点三：针对APIT定位算法直接将网格扫描法确定的重叠区域质心作为估计坐标而导致的较大定位误差的问题，本文提出对重叠区域进行划分，未知节点建立其一跳范围内锚节点的序列等级，各子区域

8、质心也建立关于这些锚节点的序列等级，将各序列进行匹配，取与未知节点序列等级相似度最高的子区域质心作为估计坐标。本文在MATLABR2012b的仿真环境下对VSAPIT定位算法和APIT定位算法进行仿真实验对比，仿真结果表明，VSAPIT定位算法在归一化平均误差以及定位覆盖率这两个重要指标的表现上明显优于