探析基于协作模式的移动无线传感器网络节点定位方法研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于协作模式的移动无线传感器网络节点定位方法研究姓名：喻钦申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：张兢20100501武汉理工大学硕十学位论文摘要随着传感器网络技术的发展和研究，人们提出建立以无线传感器网络技术为核心的“物联网”。无线传感网络的应用扩展，规范的通信协议、时钟信息同步，协同信息处理及网络拓扑控制等是“物联网"构建的重要环节。在所有的网络研究环节中，网络节点(被监测对象)的位置信息是网络系统使用的基础，也是研究的关键问题之一。定位算法的设计需考虑定位精度、网络定

2、位能耗，适用的物理环境、定位计算速度以及信息传输延时等因素。本文总结了无线传感器网络技术的国内外研究现状，简要综述了典型的无线传感器网络节点定位算法，并在质心算法的基础上引入能量级，形成多能量级质心算法，通过分析该算法的定位误差影响因子，总结免测距定位算法的优点和不足，作为后文选用基于测距技术的定位方式的铺挚。本文依据测距技术提出基于协作模式的定位算法，引入随机图论中刚性体，在理想条件下，刚性体中两点问的欧式距离保持不变的性质符合节点定位要求。分析无线传感器网络特点，依据刚性体性质给出定位协作体定义，在网络中

3、自组织构建最简单定位协作体，并通过几何证明得出协作体扩展方法以完成整个网络的节点定位。选用遗传优化的计算方法实现了基于协作模式的节点定位计算过程，将该优化算法与定位协作体的构建与扩展过程结合设计出一种基于协作模式遗传优化的‘定位方案。该方法将刚性图理论与网络拓扑的自适性融合形成可实现未知节点位置估计的定位协作体，运用生物算法实现未知节点位置估算。基于协作模式遗传优化的定位方案能够充分利用网络传感器设备的连接特性及导标节点位置信息，利用较少的导标节点资源，实现高定位精度和高定位率。仿真实验表明，该算法的多跳优化

4、定位率比传统的单跳导标定位率提高一倍，当测距误差Re=0．05R时，平均绝对定位误差为0．073R，当测距误差Re=O．1R时，平均绝对定位误差为0．14R，显示出较好的定位性能。在上述定位方法的研究基础上，本文以基于无线传感器网络技术的集装箱监控系统为例讲述定位技术集装箱监控领域的应用方式，并结合“物联网”的研究思想进行探讨，为进一步的深入研究奠定基础。关键词：协作定位；刚性；遗传优化；无线传感器网络武汉理工大学硕士学位论文AbstractAsthedevelopmentandresearchofwirel

5、esssensornetworks(WSN)technology,peopleproposetoestablishlarge—scale”TheIntemetofThings”withWSNtechnologyasthecore．TheexpansionofWSNapplications，Standardcommunicationprotocol，clockinformationsynchronization，collaborativeinformationprocessingandnetworktopolo

6、gycontrolisallimportantpartof”TheIntemetofThings”．Researchinthenetwork，thenode(tobemonitoredobjects)locationinformationisbasedorlusednetworkstudiesneedtofocusonkeyissues．Designingofpositioningtechnologytoconsiderpositioningaccuracy,theenergyconsumed，applica

7、tionofthephysicalenvironment，positioncalculationspeed，andinformationtransmissiondelayandSOon．ThispaperbrieflydescribestheWSNtechnology,ontherecentstatusbrieflyatypicallocalizationalgorithmonWSN，themasscenteralgorithmbasedonimprovedmulti—leveltoformamultiple

8、energylevelcentroidalgorithm，theexperimentofalgorithmpositioningerrorfactor,understandingtheadvantagesanddisadvantagesofrange—freeforlateruseinthepositioningmethodbasedonrange—based．Collaborativelocali