基于rssi的无线传感器网络节点定位算法研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文论文题目（中文）基于RSSI的无线传感器网络节点定位算法研究论文题目（外文）ResearchonRSSI-basedNodeLocalizationAlgorithminWirelessSensorNetworks研究生姓名杜谨泽学科、专业数学·计算数学无线传感器网络研究方向学位级别博士导师姓名、职称李廉教授论文工作起止年月2013年9月至2018年3月论文提交日期2018年4月论文答辩日期2018年6月学位授予日期校址：甘肃省兰州市兰州大学博士研究生学位论文基于RSSI的无线传感器网络节点定位算法研究基于

2、RSSI的无线传感器网络节点定位算法研究摘要随着无线通信技术、传感器技术和微机电技术的迅速发展，微型化、低功耗、低成本的无线传感器节点应运而生。无线传感器网络则是由大量的无线传感器节点组成。无线传感器网络已经成为一个很热门的网络研究方向，而且被应用于很多不同种类的领域中，比如：海洋资源探索、空气污染监测、台风灾害预警、矿产资源寻找等。在很多应用领域中，节点的位置信息相当关键。对传感器节点进行定位也变得尤为重要。研究人员设计了大量适用于无线传感器网络中节点定位的定位算法，以便及时精确地去确定传感器节点的位置信息，从而更好地去服务与位置信

3、息紧密相关的应用。在本论文中，我们主要研究可用于无线传感器网络中节点定位的基于RSSI的室内定位算法。在本课题中，我们采用对数正态阴影路径损耗模型作为RSSI理论模型。该模型被用于估算距离数值。为了建立实际环境下的RSSI模型，我们搭建了实验定位测试系统。RSSI数据的采集实验在一个室内大厅内进行。基于大量的RSSI测试数据，我们建立了实验RSSI模型。为了进一步确认该模型的准确性，我们用一个路径跟踪系统模拟了室内环境下RSSI数据的特征。在四个模拟试验场景下，我们做了大量的RSSI数据采集实验。通过观察RSSI数据和距离之间的关系以

4、及噪声标准差和距离之间的关系，我们发现模拟实验结果和实验测试结果是一致的。在基于建立的RSSI模型的基础上，我们详细描述了距离估算的原理。在明确距离值估算原理的基础上，我们进一步分析了距离估算误差的来源，推导出了距离误差方差值的计算公式。在得到的距离估算误差方差值的表达式中，我们得出了降低距离估算误差的策略。结合降低距离估算误差的策略，我们提出了基于多边定位算法和均值RSSI数据的四种定位算法：TLS、WLS、TSDP和WSDP。我们分别用仿真数据和实测数据对提出的算法在定位精度和计算时间上做了验证比较。在仿真验证方面，我们用建立的R

5、SSI模型来提供RSSI数据来估算距离值，进一步验证了本论文中提出的TLS、WLS、TSDP和WSDP定位算法。并和现存的LLS、NLS、POCS和SDP算法在定位精度和时间开销上做了比较。在实测数据验证方面，我们对兰州大学博士研究生学位论文基于RSSI的无线传感器网络节点定位算法研究LLS、WLS、WSDP、NLS、POCS和SDP六种定位算法做了精度对比。实测数据验证结果和仿真数据验证结果在定位精度方面表现出了一致性。关键词：无线传感器网络，接收信号强度指示，室内定位，线性最小二乘法，非线性最小二乘法，凸集投影法，半正定规划法兰州

6、大学博士研究生学位论文基于RSSI的无线传感器网络节点定位算法研究ResearchonRSSI-basedNodeLocalizationAlgorithminWirelessSensorNetworksAbstractWiththerapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,sensortech-nologyandMEMStechnology,miniaturized,low-powerandlow-costwirelesssensornodeshaveemerged.Wire

7、lesssensornetworksconsistofalargenumberofwirelesssensornodes.Wirelesssensornetworkshavebecomeaveryhotnetworkresearchdi-rectionandareusedinmanydifferenttypesofareas,forexample,explorationofma-rineresources,airpollutionmonitoring,typhoondisasterwarning,lookingformineralre

8、sourcesandsoon.Inmanyapplicationareas,thelocationofnodesiscritical.Posi-tioningsensornodeshasalsobecomeparticu