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1、江南大学 硕士学位论文 无线感应网-分布式定位算法研究 姓名：高森 申请学位级别：硕士 专业：计算机软件与理论 指导教师：张曦煌 20080301 摘要 中文摘要 集成了传感器、微机电系统和网络三大技术而形成的无线感应网是一种全新的信 怠获取和处理技术。本文在简要会绍无线感应网体系结构的基础上，分析 和展望了一 些有价值的应用领域。作为一种全新的信息获取和处理技术，无线感应网可以在广泛 的应耀领域内实现复杂的大飙模监测和追踪任务，两网络是身定位正是大多数应用的 基础。 无线感应网中节点的自身定位是无线感应器网络研究中的一个极为重要的部分。 在小型的无线感应器网络中，所有的节点可以人工布置，并实
2、现手动定位。然丽随着 节点数目的增加，这种方法就很难实现了。目前可行的方案是只有一部分节点借助 G P S ( 全球定位系统) 拥有自身定位能力，焉其缝的节点根据这些节点豹坐标信息，通过 计算来实现自身的定位。 本文概述了无线感应网自身定位系统和算法，及其性能评价标准和分类方法，研 究了近年来该领域具有代表性的算法及系统的原理和特点。根据凸规划区域约束的思 想，提出一个分布式的无线感应网自身定位算法。在这个算法中，在一个仅有小部分 锚节点( 1 0 筠) 的无线感应网环境中，9 5 以上没有嫒件定位能力的普通节点，可以通过 收集周围节点的位置信息来估算自身的位置。针对精度不足和计算量大的问题，
3、再进 一步优纯了算法，提出了可信度等级概念，并采潮了延时定位和近似缩减，从而有效 的减少了运算，改进了精度。最后通过仿真环境模拟了算法，并与凸规划算法进行分 析对比。 本文还提出了一个适用于长期监测环境的动态无线感应网拓扑结构，并将R R 算 法和凸规划算法分别运用到这个网络中，通过实验数据再次验证了R R 算法的性能优 于凸规划算法。 关键字：分布式算法，自身定位，无线感应网。 A b s t r a c t S e n s o r n e t w o r k ， w h i c h i s m a d e b y t h e c o n v e r g e n c e o f s e n
4、s o r , m i c r o e l e c t r o m e c h a n i s ms y s t e ma n dn e t w o r k st e c h n o l o g i e s ，i san o v e lt e c h n o l o g ya b o u t a c q u i r i n ga n dp r o c e s s i n gi n f o r m a t i o n 。I nt h i sp a p e r , t h ea r c h i t e c t u r eo fw i r e l e s ss e n s o r n e t w o
5、 r ki s b r i e f l yi n t r o d u c e d N e x t ，s o m ev a l u a b l ea p p l i c a t i o n s a r ee x p l a i n e da n d f o r e c a s t e d n l cl o c a t i o ne s t i m a t i o no fs e n s o rn o d e si Saf u n d a m e n t a la n de s s e n t i a li s s u ef o r w i r e l e s ss e n s o rn e t
6、w o r k s ( W S N s ) 。 W i r e l e s sS e n s o rN e t w o r k s ，an o v e lt e c h n o l o g ya b o u ta c q u i r i n ga n dp r o c e s s i n g i n f o r m a t i o n ，h a v eb e e np r o p o s e df o ram u l t i t u d eo fd i v e r s ea p p l i c a t i o n s 。田豫p r o b l e mo f s e l f - l o c a
7、l i z a t i o n ，t h a ti s ，d e t e r m i n i n gw h e r eag i v e nn o d ei sp h y s i c a U yo rr e l a t i v e l yl o c a t e d i nt h en e t w o r k s 强el o c a t i o ne s t i m a t i o no fs e n s o rn o d e si saf u n d a m e n t a la n de s s e n t i a li s s u ef o r w i r e l e s ss e n s
8、o rn e t w o r k s ( W S N s ) I nas m a l ls c a l eW S N ，h es e n s o rn o d e sc a nb ep l a c e d r e g u l a r l ya n dt h el o c a t i o no f e a c hn o d ec a l lb ea s s u m e dt ob ek n o w n i na d v a n c e H o w e v e r , a st h en u m b e ro fs e n s o rn o d e si n c r e a s e s ，i ti
9、 Sd i f f i c u l tt ol o c a t ea l lt h es e n s o rn o d e si na l a r g es c a l eW S N Am o r ef e a s i b l ea p p r o a c hi st oa s s u m et h a to n l yaf e ws e n s o rn o d e sg e t t h e i rl o c a t i o n sb yG l o b a lP o s i t i o n i n gS y s t e m ( G P S ) a n d9 5 o ft h er e m a
10、 i n i n gn o d e s w i t h o u tG P Sn e e dt oe s t i m a t et h e i ro w nl o c a t i o n sb yg a t h e r i n gt h en e a r b yn e i g h b o r i n g i n f o r m a t i o n I nt h i sp a p e r t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o no ft h ep e r f o r m a n c ea n dt h et a x o n o m yf o r w i r
11、 e l e s ss e n s o rn e t w o r k ss e l f - l o c a l i z a t i o ns y s t e m sa n da l g o r i t h m sa r ed e s c r i b e d , t h e p r i n c i p l e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fr e c e n tr e p r e s e n t a t i v el o c a l i z a t i o na p p r o a c h e sa r ed i s c u s s e d a n
12、dp r e s e n t e d 。 C e n t r a l i z e dl o c a t i o ne s t i m a t i o na l g o r i t h m sf o rW S N sh a v eb e e np r o p o s e db e f o r e I n t h e s ea l g o r i t h m s ，t h eb a s es t a t i o nn e e d st og a t h e ra l lt h el o c a t i o ni n f o r m a t i o na n de s t i m a t e s t
13、 h el o c a t i o n so ft h es e n s o rn o d e sb ya p p l y i n gc o m p l i c a t e dc o m p u t a t i o n s T oi m p r o v ep r e v i o u sw o r k s ，w ep r o p o s ead i s t r i b u t e dl o c a t i o ne s t i m a t i o na l g o r i t h m f o rW S N sb a s e do nt h ea r e ar e s t r i c t i o
14、n 。I no u ra l g o r i t h m ，e a c hn o d ew i t h o u tl o c a t i o n i n f o r m a t i o no n l yn e e d st oc o l l e c tt h el o c a t i o ni n f o r m a t i o no fn e i g h b o r i n gn o d e sa n d e s t i m a t e si t so w nl o c a t i o na c c o r d i n gt ot h ec o l l e c t e di n f o r
15、m a t i o n 。M o r e o v e r , w es i m p l i f i e d t h ec o m p u t a t i o no fl o c a t i o ne s t i m a t i o n ，s u c ht h a ti tC a l lb ec o m p u t e di ns i m p l es e n s o rn o d e s n e a c c u r a c yo ft h ee s t i m a t i o nh a sa l s ob e e ni m p r o v e d S i m u l a t i o nr e
16、s u l t ss h o wt h a tt h e p r o p o s e da l g o r i t h ma c h i e v e sb e t t e ra c c u r a c yo fe s t i m a t i v el o c a t i o n sw i t hl e s sc o m p u t a t i o n c o s t A n dt h ea l g o r i t h m sw e r et e s t e do ns i m u l a t o r A t o p o l o g yd e s i g n e df o rW S N w i mr e n e w a b l en o d e sf o rl o n g - t e r md e t e c t i o na n dd a t a 江南人学郦i 士学位论文 c o l l e c t i o na l s ob ep r e s e n t e di nt h i sp a p e r , R Ra l g
