无线传感器网络节点定位算法的分析与研究

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1、山东大学硕士学位论文中文摘要无线传感器网络(WSN)是一种集中了传感技术、嵌入式技术、分布式信息处理和无线通信等技术的新型网络技术。它在军事、民用和其它的商用领域有着很高的应用价值和广阔的应用前景。拓扑控制、数据融合、节点定位、网络通信协议、网络安全等等是无线传感器网络研究中的几个基本问题。其中，节点的位置信息对无线传感器网络的监测活动至关重要。事件发生的位置是传感器节点监测消息中所包含的重要信息，没有位置信息的监测消息往往毫无意义。无线传感器网络中节点的位置信息也是基于位置信息的路由算法的前提。因此，对传感器网络节点定

2、位的研究有着重要的意义。本文概述了无线传感器网络的结构和特点，由此引出了无线传感器节点的定位问题，并且阐述了无线传感器网络定位算法需要满足的要求、研究现状及发展动态。定位算法可以分为两类：即基于测距技术(Range-based)的定位算法和无需测距(Range．free)的定位算法。文章分别对这两种类别中的典型算法进行了综述，着重研究基于测距技术的定位。在基于测距技术的定位中，非视距(NLOS)传播是影响位置估计精度的辛要问题之一。文章分析了NLOS传播的特点和典型的减小或消除非视距误差的算法，并结合无线传感器网络的特点

3、分析了传统算法应用于无线传感器网络中的不足。针对无线传感器网络中影响定位精度的NLOS传播问题，在综合考虑传感器网络应用环境，节点的能量消耗，算法的计算量和通信量以及定位精度等因素的基础上，基于传统的残差加权(Rwgh)算法的思想，创新性地提出两种基于信号到达时间的残差加权定位算法：优选残差加权算法(ORwgh)和低计算量残差加权算法(LCC．Rw曲)。两算法通过不同的优选顺序，利用对残差优选再加权的方法，在未知信道特性和无须反复通信的条件下对距离测量值的组合进行了优化。分析表明ORwgh算法与传统Rwgh算法相比具有低

4、计算量的特点，LCC．Rwgh算法有着更低的计算量。本文针对无线传感器网络的应用环境，用Matlab7仿真工具对传统的定位方山东大学硕士学1立论文—-—皇—葛量鼍皇!置E皇鲁■●昌皇—

5、—■—●_■_量——置—啊E—皇日皇曼皇皇皇II——I——I■皇

6、量■鼍—●—●——_-●—●■_—●■_●——_一法和新算法在大尺度室外环境和小尺度室内环境中进行了全面的仿真比较。仿真结果表明：ORwgh算法获得了与传统awgh算法近乎一致的性能。LCC．Rwgh算法特别适合于室内环境，比传统awgh算法的定位精度有所提高，有效地抑制了

7、室内环境下非视距误差。关键词：无线传感器网络；节点定位；非视距误差；优选残差加权；低计算量残差加权II山东大学硕士学位论文-I—___皇_—■_I

8、__—_—__一IIIH,,,一⋯im——一ABSTRACTWtrelesssensornetwork(WSN)，whichintegratestechnologiesofsensor,锄bcddcdsystem,distributedinformationprocessingandwirelesscommunicationetc，leadstoanewpatternofco

9、mputernetwork．Itcanbewidelyusedinmilitary,civilandothercommercialapplicationsandisbecomingahottopicandapromisingfieldinwirelesscommunicationresearches．Thefundamentalissuesofwirelesssensornetworksaletopologycontrol，dataconfusion，localization,networkingprotocolsand

10、security．LocalizationisoneofthekeyproblemsinWSN，becausethelocationofnodestampedinthemessageiscrucialinformationwithoutwhihthemessagewillmakenosense．SomecommunicationprotocolsofWSNalebuiltontheknowledgeofthegeographicpositionsofnodes．Soitisveryimportanttodetermine

11、thepositionsofthenodes．AbriefintroductionofWSNiSgiventodescribetheframeworkandcharacteristicsofWSN，andtheissueofsensorlocalizationisputforward．Then，therequirem