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1、广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)基于移动信标优化路径的定位算法研究分类号： 学校代号：11845UDC： 密级： 学号：2110704294广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于移动信标优化路径的定位算法研究指导教师姓名、职称： 教授 企业导师姓名、职称： 无 专业 或 领域 名 称： 控制理论与控制工程 学 生 所 属 学 院： 自动化学院 论 文 答 辩 日 期： 65 Classified Index: School Code: 11845UDC: Security Class: Class No.:2110704294A Dissertation for Masters Degr
2、ee of Guangdong University of Technology（Master of Engineering Science）Research on Localization Algorithm Based on Mobile Beacon with Optimal pathCandidate: Xie XiaosongSupervisor: Prof. Cheng LianglunMay 2010Faculty of AutomationGuangdong University of TechnologyGuangzhou, Guangdong, P.R.China, 510
3、006摘 要摘 要无线传感器节点定位技术是无线传感器网络的关键技术之一，是无线传感器网络大多数应用的基础。无线传感器网络应用的大多数领域, 如：目标监测与跟踪、路由位置信息的获取等，都需要知道节点的位置信息。为此我们需要研究更为有效的定位算法，降低定位成本，提高定位精度。针对这种情况，本论文对基于移动信标优化路径的无线传感器网络节点算法进行了研究，该定位算法能够实现节点的高效率定位。文章在DV-Hop定位算法中引入移动信标节点，并研究信标节点的动态选择算法及移动路径优化算法。本文的主要完成的工作有：1、分析归纳常用的无需测距的定位算法和基于信标的定位算法，研究基于信标的定位算法的定位机制，研究
4、利用移动信标的信息来进行定位计算。2、提出基于移动信标改进的DV-Hop定位算法，该算法在DV-Hop定位算法的基础上，利用一个移动的信标节点在网络中按预定的路径移动并不断的广播自己的位置信息，形成多个虚拟信标，研究平均跳距离的加权算法和信标节点的动态选择算法，降低定位的成本和布网的复杂度，提高节点定位的精度和效率。3、结合基于移动信标改进的DV-Hop定位算法，提出了面向无线传感器网络的移动信标的路径规划方法，把图论引入信标移动路径规划，获取针对所处网络连通状况的优化信标移动路径，提高算法的定位精度，减少算法定位过程的通信开销，提高算法的效率。 最后在OMNeT+仿真环境下，仿真基于移动信标
5、的定位算法，建立包括移动智能节点和普通节点的仿真模型，通过定位过程的通信和数据处理计算未知节点的位置，仿真表明，基于移动信标优化路径的定位算法既改善了定位的精度，又减少了定位算法的通信开销，提高无线传感器网络节点定位效率。关键词：无线传感器网络；移动信标；优化路径；OMNeT+；智能节点 参 考 文 献ABSTRACTWireless sensor node localization is one of the key technologies for wireless sensor networks. Its the foundation of most wireless sensor ne
6、twork applications, such as: target surveillance and tracking, routing and other location information acquiring, all of these need to know the location information of the nodes. So we need more effective localization algorithm to reduce the cost and increase the precision.In response, the paper rese
7、arch the nodes localization algorithm for wireless sensor network base on mobile beacon with optimal path. This algorithm can achieve high efficiency of positioning nodes. We introduced mobile beacon node into DV-Hop localization algorithm, and study the dynamic beacon node selection algorithm and m
8、oving path optimal algorithm. These major works are: 1. Summarizes common range-free localization algorithm and the algorithms base on beacon, study the positioning mechanism of localization algorithms base on beacon.2. Improving DV-Hop localization algorithm based on mobile beacon, the algorithm us
9、e a mobile beacon node to move in the network according to a predetermined path and broadcast its location information that create virtual beacons. We study the weighted average hop distance algorithm and the dynamic beacon node selection algorithm to reduce localization costs and complexity of dist
10、ribution networks and improve accuracy and efficiency of node localization. 3. Combined with the improved DV-Hop localization algorithm based on mobile beacon, we proposed mobile beacon path planning method for wireless sensor networks. Graph theory is introduced into the mobile path planning; by ac
11、quiring connectivity conditions of the network we optimize the path of mobile beacon. These make increase of positioning accuracy of positioning algorithm and reduce communication costs, improve efficiency of the algorithm. Finally, we simulate mobile beacon base localization algorithm in OMNeT + +
12、simulation environment by modeling mobile intelligent nodes and ordinary nodes in the network. The network computes the unknown nodes location through the positioning process of communication and data processing. The simulation results show that the algorithm base on mobile beacon with optimal path
13、not only improves the positioning accuracy but also reduce the communication overhead of locatingm, these improve the efficiency of wireless sensor nodes localization.Key words: WSN；Mobile anchor；Optimal path；OMNeT+；Smart node目 录摘 要IABSTRACTIII目 录VCONTENTSVII第一章 绪 论11.1 本论文的研究背景及意义11.1.1 研究背景与意义11.1
14、.2 课题来源31.2 国内外研究现状31.3 本论文的主要研究内容与结构5第二章 传感器网络常用节点定位算法相关研究72.1无线传感器网络基于信标节点的定位算法72.1.1相关工作72.1.2基于信标定位算法的优点92.2无线传感器网络常用的定位方式的实现102.2.1极大似然估计法102.2.2三边测量定位法112.2.3三角测量定位法122.3常用的节点定位算法132.3.1 常用的Range-base节点定位算法132.3.2常用的Range-free节点定位算法162.4本章小结18第三章 基于移动信标的节点定位算法193.1 无线传感器网络基于移动信标改进的DV-Hop定位算法19
15、3.1.1 DV-Hop定位算法203.1.2移动信标节点定位算法233.1.3 仿真分析263.2基于移动信标动态选择改进DV-Hop定位算法283.2.1 DV-Hop定位算法平均跳距离计算误差来源分析293.2.2基于移动信标动态选择的改进型DV-Hop定位算法过程313.2.3仿真分析343.3 本章小结35第四章 无线传感器网络移动信标的路径优化364.1无线传感器网络移动信标的移动模型分析364.1.1 随机移动RWP(Random Way Point)模型364.1.2高斯马尔可夫移动Gauss-Markov模型374.1.3 螺线移动模型384.2面向无线传感器网络节点定位的移动信标的路径优化384.2.1基于图论的信标移动路径规划方法394.2.2面向传感器网络的移动信标路径规划的仿真实现404.3 本章小结42第五章 基于移动信标优化路径定
