无线传感器网络中非测距定位算法分析

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1、目录4．2．3跳数阈值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．2．4辅助节点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．3性能仿真与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．384．3．1共线阈值分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯394．3．2跳数阈值分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯424．3．3锚节点比率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．3．4通信半径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．3．5节点密度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯514．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．54第5章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯555．1主要内容总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．555．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．56致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一57参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．58攻读学位期间的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62IV第1章绪论1．

3、1研究背景及意义本课题来自于江西省科技厅科技支撑项目“无线传感器网络关键技术研究”，其项目编号为2007ZD03700。无线传感器网络(WSN：WirelessSensorNetwork)在数据采集过程中应用传感器和微机电系统技术【11，在数据处理过程中采用嵌入式计算和分布式信息处理技术【2】，在数据传输过程中利用无线通信等多种技术。WSN是利用传感器节点采集外界信息并将它们处理后发给监测者的新兴前沿技术【l，2

4、。WSN最初运用于军事领域，伴随多种高新技术的飞速发展，WSN在生物环境保护、建筑、农业、医疗及工业检测等领域都有广泛的应用。

5、WSN中的传感器节点是由低空飞行的飞机和无人驾驶车辆随机播撒在监测区域中的，这些节点以自组织的方式进行组网且可以在任意时刻离开或加入网络川。WSN主要用于将传感器节点间协作感知、采集、转发及融合等处理后所得的信息发送给监测者[31。对于大多数应用而言，由于传感器节点是随机分布的，若节点位置未知，那么感知的数据信息将毫无意义。传感器节点只有了解其位置信息，才能将事件发生的具体方位告知给监测者，从而实现监测区域的监控并能定位及追踪外部目标所在的位置。同时节点的位置已知可以协助路由形成、提高路由形成效率【41，将网络覆盖区域内的信息反馈给监测者

6、【5】，实现网络管理旧J及目标追踪【7J等。传感器节点主要由传感器模块(传感器节点等)、数据处理模块(CPU等)、通信模块(无线模块、天线等)和电源模块(微型电池等)组成。WSN中节点的能源供应来自于微型电池，当电池中的能量耗尽后，一般都无法进行人工更换，所以WSN能量是有限的。由于有些WSN部署在环境恶劣的场合，无法人工部署每个节点，基于成本、功耗问题也无法给所有网络内的节点安装GPS定位设备，因此必须采取一些机制或算法来实现WSN的节点自身定位，即在WSN中节点的自身定位技术至关重要。1．2国内外研究现状美国商业周刊提到的21世纪改变

7、世界最有影响力的十大技术之一即为WSNtg]，麻省理工学院提出的全球未来的高科技产业就包括WSN[91，IEEE第1章绪论(InstituteofElectrical&ElectronicsEngineers)也在积极推动WSN的应用和发展，我国将WSN列为“十一五”期间重点开展的研究领域之一。目前室外定位技术主要有全球定位系统(GPS：GlobalPositioningSystem)和蜂窝网定位(CellularLocation)，其中GPS是现今最广泛、成熟的定位系统。GPS主要通过卫星的授时和测距进行定位，可分为单点和差分定位。GP

8、S定位误差非常小、实时性好、抗干扰能力强，但是价格昂贵，能量消耗大，不适用于低成本的WSN，也不适用于室内定位。光、超声波及蓝牙等定位技术正飞速发展起来，并已经成为了室内定位技术的主要研究方向。WSN定位技术的研究大致经过两个重要阶段【10

9、。第一个阶段主要是对紧密耦合型和基于基础设施的定位技术的研究，其代表算法和系统主要有ActiveBat[111、ActiveBadge【121、ActiveOffice【131、RADAR[141、RadioCamera、HiBallTracker[151、3D．iD、WhereNet、EasyLiv

10、ing、ParcTAB[161、SpotON、SmartFloor及SmartRooms[17J等。第二个阶段是偏重于松散耦合型和无须基础设施的定位技术的研究，它是现在研究领域的一个热门的方向