引入虚拟节点和压缩感知的无线传感器网络elm定位算法研究

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1、学校代码10530学号201510171791分类号TP393密级公开硕士学位论文引入虚拟节点和压缩感知的无线传感器网络ELM定位算法研究学位申请人赵天霓指导教师刘国繁教授学院名称信息工程学院学科专业信息与通信工程研究方向无线传感器网络I二〇一八年六月六日ELMlocalizationalgorithmintroducingvirtualnodesandCompressedSensingforwirelesssensornetworkCandidateZhaoTianniSupervisorprofessorLIUGuofanCol

2、legecollegeofInformationEngineeringProgramCommunication&InformationEngineeringSpecializationWirelesssensornetworkDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDate2018-06-06IIIII摘要无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN）是由一系列工作任务各异的节点构成的，通过节点采集和监测数据对复杂环境进行实时监测。节点的定位技术作

3、为对WSN进行其他工作展开与技术探究的先决条件，面临着诸如定位效果不好、易被环境破坏、可拓展性差以及网络功耗过大等难题。由此可见，如何设计一个功耗低、对于外界环境抗性好、续航能力强且定位精度高的WSN定位算法来应对网络成本、电池容量、硬件条件、外部恶劣环境等制约因素是一个非常有难度且研究价值很高的课题。本文对于无线传感器网络定位技术的研究如下：简述了选题背景与国内外研究现状，介绍了无线传感器网络节点定位的基本概念、定位性能的评价指标，分析了几个经典的节点位置计算方法以及基于测距的和基于非测距的定位算法。针对大部分距离无关算法提高锚节

4、点比例能提高定位精度，提出一种引入虚拟节点的无线传感器网络ELM定位算法。引入虚拟节点，并与极限学习机（ELM）结合应用于节点定位，寻找合适的未知节点升级为次锚节点，从而增加锚节点比例，提高定位精度。针对无线传感器网络节点定位过程中功耗较大，基于压缩感知的WSN定位算法对不在网格中心节点定位精度不高，算法复杂度高等缺陷，提出一种将压缩感知（CS）与ELM相结合的WSN节点定位算法。首先，通过压缩感知进行初步定位，确定存在未知节点的网格，然后利用ELM修正测量误差，最后，通过三边测量法计算未知节点具体位置。MATLAB仿真表明引入虚拟

5、节点的无线传感器网络ELM定位算法总体上比DV-Hop算法和BP定位算法的误差小，所以本算法是适用于无线传感器网络的定位算法，但是对于锚节点比例和通信半径以及总节点数目有一定的要求；CS与ELM相结合进行无线传感器网络定位的方法降低了使用RSSI定位产生的较大误差并降低了需上传的数据量从而减少了传感器的功耗。关键字:无线传感器网络;极限学习机;虚拟节点;压缩感知IVAbstractThewirelesssensornetwork(WSN)iscomposedofaseriesofnodeswithdifferentworktasks

6、.Real-timemonitoringofcomplexenvironmentsisperformedbycollectingandmonitoringdatafromthenodes.AsaprerequisiteforotherworkdevelopmentandtechnicalexplorationoftheWSN,nodelocationtechnologyfacesthechallengeofpositioningasineffectiveandsusceptibletoenvironmentaldamage,poor

7、scalabilityandnetworkexcessivepowerconsumption.ItcanbeseenthatitisdifficultandvaluabletodesignaWSNlocationalgorithmwithlowpowerconsumption,goodresistancetoexternalenvironment,strongenduranceandhighpositioningaccuracytodealwithnetworkcosts,batterycapacity,hardwarecondit

8、ions,andexternalharshenvironments.Theresearchofwirelesssensornetworkpositioningtechnologyinthispaperisasfollows:Thisp