基于wsn的非测距定位算法研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云釜互些达璺或其他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。学位论文作者签名：夕多筏朴签字日期：力孵多月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查

2、阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：专彩珥＼签字日期：舀H年3月7Et导师签名：材域J签字日期勘，笋年弓月7日llIIIIIIIIIIIIIMIIIlUllnllll学位论文的主要创新点Y2518613一、针对DV-HOP算法在计算平均跳距和距离时存在的问题，提出加权分布式DV-HOP定位算法(WD—DⅥ帕P)，并将其扩展到三维。该算法在计算平均跳距时，针对距离不同的锚节点对其贡献程度不同，赋予不同的权值，构建加权平均跳距；另外用分布计算的方法得到锚节点到未知节点的距离。二、针

3、对APIT算法中三角形内点测试带来的误判以及边缘效应产生无法定位的问题，提出多跳加权APIT算法(MHWC—APIT)。利用WD—DVHOP算法的多跳机制弥补APIT算法中的边缘效应：另外采用加权方法计算锚圆交点围成区域的质心坐标，用该质心坐标作为未知节点坐标，替代APIT中三角形内点测试。在二维MHWC．APIT基础上，提出三维MHWC—APIT算法。利用三维WE)一DVHOP算法的多跳机制弥补三维APIT算法中的边缘效应；采用加权方法计算锚球所围成多面体的质心坐标，用该质心坐标求解未知节点坐标，替代三维APIT中的四面体测试。在无线传感器网络(WSN)应用

4、中，对未知节点定位直接关系到WSN应用的有效性。WSN中的定位算法分为测距定位和非测距定位。测距定位需要节点配备硬件装置，不满足WSN的大规模、低成本的特点。非测距定位算法分为二维定位和三维定位。二维非测距算法DV-HOP和APIT存在定位误差大等问题，现有的改进算法很难在误差和定位覆盖率上达到平衡。对于三维非测距算法，不仅是增加维数，也带来算法和计算的复杂度等问题。为此，本文针对DV-HOP和APIT定位算法，做如下研究：针对DV-HOP算法计算平均跳距时，采用集中式方法以及直线代替折线方法，提出一种加权分布式DV-HOP算法(WD—DVHOP)，并将其扩展

5、到三维。该算法采用加权方法代替DV-HOP中的集中式方法；在计算未知节点到锚节点的距离时，采用每个锚节点的平均跳距乘以未知节点到它们的跳数。仿真结果表明，在二维或三维空间，当锚节点数比例和通信半径较小的情况下，WD．DVHOP相比DV-HOP算法降低了平均定位误差。针对APIT算法中三角形内点测试带来的误判以及边缘效应产生无法定位的问题，提出一种多跳加权APIT算法(MHWC．APllr)。通过WD—DVHOP的多跳机制弥补APIT算法中的边缘效应：另外采用加权方法计算锚圆交点围成区域的质心，用该质心坐标作为未知节点坐标，代替APIT中的三角形测试。并将MHW

6、C．APIT的算法思想扩展到三维空间，提出三维MHWC-APIT定位算法。在处理三维空间的计算问题上，采用投影的方法将三维计算转换为二维计算，降低了计算开销。仿真结果表明，在二维或三维空间中，相比其它算法，该算法在锚节点数比例和通信半径较小时，能够将所有的未知节点定位，并降低平均定位误差，同时也减少通信开销。关键词：DV-HOP算法；加权；APIT算法；多跳机制；三维定位ABSTRACTInwirelesssensornetwork，unknownnodelocationisdirectlyrelatedtotheeffectivenessofWSNappli

7、cation．Localizationalgorithminwirelesssensornetworkisdividedintorangelocalizationalgorithmandrange—freelocalizationalgorithm．Inrangelocalizationalgorithm，unknownnodesneedhavehardwaredevices．Soitdoesnotmeetthecharacteristicsoflargescale，lowcostofWSN．Therange—freelocalizationalgorithm

8、includes2Dand3Dloca