无线传感器网络协议栈与定位技术的研究与实现

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1、RESEARCHoNTECHNoLoGIESOFPRoToCoLSTACKANDLOCATIoNFoRWIRELESSSENSORNETWORKADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYANGXiSupervisedbyProfessorXUPingpingSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交

2、的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：蟑日期．掣l。东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文文件，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本人电子文文件的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被

3、查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。沙亿。、；、f摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)是近年来无线通信与计算机网络领域的一个研究热点。无线传感器网络具有节点大规模密集部署、能量供给与节点资源有限、网络拓扑动态变化等特点，学术界对无线传感器网络的各种相关技术展开了丰富的研究。协议栈软件作为无线传感器网络的基础与核心，保证了网络中节点之间的正常通信，然而关于无线传感器网络协议栈软件的研究相对缺乏，本文正是在此背景下，对无线传感器网络协议栈及其软件实现进行了研究，

4、重点研究了网络层的功能服务及其实现，同时，以协议栈软件为基础，本文以无线传感器网络的关键技术之一定位技术为重心，深入研究了无线传感器网络的定位技术与方案。论文首先对基于Zigbee标准的无线传感器网络协议栈进行了简要介绍，并且概述了无线传感器网络中的节点定位问题及其基本原理。其次，本文研究了无线传感器网络协议栈的软件实现。主要从无线传感器网络协议栈的核心层网络层进行研究，对网络层的基础服务和管理功能如数据服务、网络建立、地址分配以及路由功能进行了详细的分析，网络层的功能与服务是定位方案及其他应用的基础，为无线传感器网络的应用与服务提供支持。在对网络层相关技术进

5、行研究的基础之上，分析了无线传感器网络协议栈软件的实现机制，介绍了协议栈软件实现的硬件平台与软件环境，并详述了网络层各项功能服务的实现方法与代码。然后，本文在研究无线传感器网络协议栈的基础之上，对无线传感器网络关键技术之一的定位技术进行了深入的研究，介绍了多种现有常见技术方案，并分析其优缺点。基于现有硬件平台的资源有限的考虑，对基于RSSI测距的定位算法进行了详细的讨论，指出了现有算法的缺陷，并提出了一种基于RSSI测距的无线传感器网络定位算法，该算法将定位区域分为训练区与定位区两个区域，在训练区内完成RSSI测距模型的训练，在定位区内完成实际定位过程，同时，

6、节点在定位开始前，依据本文提出的基于性能评价模型的参数确定机制确定定位参数，增强定位的自适应性。仿真表明，本文提出的算法较原有算法，能够有效减小由设备与环境差异性所引入的定位误差，同时增强节点在定位过程中的自适应性。最后，本文研究了无线传感器网络节点定位的性能评价模型问题。在现有对无线传感器网络定位技术的研究中，缺乏对于节点定位性能评价模型的研究，然而，节点定位存在多种性能评价指标，如何综合客观的评价节点定位的性能，是一个亟待解决的问题。本文基于模糊数学理论，建立了节点定位问题中的性能评价模型，该性能评价模型既能用于不同定位算法之间的性能评价，亦能用于节点自身

7、定位过程中的性能评价，同时，在此基础上，提出了一种基于性能评价模型的参数确定机制，使得节点在定位过程中能够获得定位的最优性能。【关键词】无线传感器网络，协议栈，节点定位，性能评价模型ABSTRACTWirelessSensorNetwork(WSNliSahotresearchspotintheareaofwirelesscommunicationandcomputernetworksinrecentyears．WSNhascharacteristicssuchas：denselydeployednodes，dynamictopology,etc．Manyre

8、searchesareemployed