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1、无线传感网络节点定位技术仿真研究WIRELSS SENSOR NETWORK NODE LOCATION TECHNOLOGY SIMULATION学院（部）：电气工程学院专业班级： 电气08-3电气学生姓名： 孙行行指导教师： 黄友锐教授 年 月 日完稿时间。无线传感网络节点定位技术仿真研究摘要无线传感网络节点定位技术是无线传感网络重要的支撑技术之一。节点位置信息不仅是事件监测的前提，也是网络拓扑自配置、提高路由效率、向观察者报告所需信息的基础;不知道所获信息所对应的位置，所获信息也失去了应有的意义。无线传感网络节点部署是随机的，由于受到布设环境和自身因素的影响，如何最大限度提高节点定位精度
2、是无线传感网络定位研究领域的一个难点。因此，开展节点定位技术的研究具有重要理论和现实意义。本论文介绍了无线传感网络发展历程和结构模型，分析了无线传感网络中的关键技术，深入讨论了无线传感网络节点定位技术。着重研究了节点定位的概念、定位技术分类、定位的基本原理和基本方法，同时对现有的典型定位算法和定位系统进行了分析比较。论文重点对无线传感网络定位技术中的非测距定位DV-hop算法进行了深入研究，详细分析了其存在误差的原因。分别在二维和三维环境下提出了改进的节点定位算法。(1)为了减小传统DV-hop算法的定位精度误差，论文在二维环境中提出了一种新的DV-hop定位算法。(2)针对新DV-hop定位
3、算法存在覆盖率较低的问题，提出了一种升级虚拟锚节点的定位算法。(3)在三维环境下，提出了一种新的三维节点定位算法。关键词:节点定位，DV-hop，锚节点，平均跳距权值，跳数权值WIRELSS SENSOR NETWORK NODE LOCATION TECHNOLOGY SIMULATIONABSTRACTThe wireless sensor network node location technology is an important supporting technology for WSN. The node position information of WSN is not on
4、ly the premise of monitoring events, but also it is the basis of the network topology from the self-configuration, improve routing efficiency and reporting the information required to observers. If we do not know the position information, the information we are interested will lose its proper meanin
5、g. Wireless sensor network nodes are randomly deployed. How to maximize the localization accuracy of localization is a difficult research area in wireless sensor networks for the effect of the layout environment and factors of its own. Therefore the research for the wireless sensor network node loca
6、tion technology has important theoretical and practical significance.This paper introduced the development course of wireless sensor network and the architecture model of the wireless sensor network, analyzed the key technology for wireless sensor networks, and thoroughly discussed wireless sensor n
7、etwork node location technology. Focused on the concept of node localization, the location classification, the basic principles and methods of localization, and the criteria of positioning performance evaluation are made a more detailed analysis and research, while some typical existing location alg
8、orithms and systems are made a brief introduction and comparison. The paper focused on the Range-free positioning algorithm of wireless sensor networks DV-hop in-depth study, and analyzed the reasons for the existence of error in detail. Then, this paper presented the improved localization algorithm
9、s in two-dimensional and three-dimensional environment respectively.(1) The paper presented a new DV-hop localization algorithm in the two-dimensional environment to improve localization accuracy error of traditional DV-hop algorithm. (2)For the novel DV-hop localization algorithm have the problem o
10、f low coverage, a location algorithm which upgraded the virtual anchor nodes algorithm was presented. (3)In the three-dimensional environment, the paper presented new three-dimensional localization algorithms.KEYWARDS: node location, DV-hop, anchor node average hop-distance weight hop weight目录1绪论211
11、 研究背景目的及意义2111 研究背景2112 研究意义212 国内外研究应用现状与发展趋势31.2.1 国内外研究应用现状31.2.2 发展趋势41.3 论文研究思路及章节结构42无线传感网络的组成结构及其关键技术62.1 无线传感网络体系结构62.2 无线传感网络的关键技术92.3 无线传感网络的应用113无线传感网络定位基本原理133.1 无线传感网络定位技术概述133.1.1 无线传感网络定位的概念133.1.2 无线传感网络定位技术有关术语143.1.3 无线传感网络定位技术特点143.1.4 无线传感网络定位技术相关应用153.2 无线传感网络定位基本方法163.2.1 基本原理1
12、63.2.2 节点间距离的测量方法173.2.3 目标位置计算方法203.3 无线传感网络典型定位算法和定位系统233.3.1 几种典型的定位算法2334 本章小结284DV-hop算法研究2941 引言294.2 传统DV-hop算法294.3 传统DV-hop算法误差分析304.4 新的DV-hop算法的设计及其实现334.4.1 跳数计算334.4.2 节点距离的计算334.4.3 锚节点组的选定和位置估计354.5 本章小结365三维节点定位方法375.1 引言375.2 三维节点定位的必要性375.3 几种典型三维节点定位算法375.3.1 传统质心算法375.3.2 一种新的质心算
13、法395.3.3 Landscape-3D算法415.3.4 APIS算法425.4 新三维节点定位算法的设计及其实现435.4.1 跳数计算435.4.2 距离计算435.4.3 位置估计435.4.4 新三维定位算法的执行465.4.5 仿真实验465.5本章小结48全文总结49参考文献50致谢511绪论11 研究背景目的及意义111 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟，无线通信也发展到一定的阶段，其发展的技术越来越成熟，方向也越来越多，越来越重要，大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。 微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展，使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实
14、现。这样的节点配合各类型的传感器，可组成无线传感器网络（WSN）。无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通常比较恶劣，而且数量大、更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一，因此，它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进，需要精心设计的软硬件系统，以使其可靠而耐用。2003年,美国技术评论杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一;美国今日防务杂志更认为WSN的应用和发展将引起一场划时代的军事技术
15、革命和未来战争的变革。可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。低功耗无线传感模块，便是组成无线传感网络的节点。此方面的研究由来已久，是计算机应用的扩展，采用了大规模集成电路和嵌入式技术，使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高， 有的性能高但是功耗太大。因此，在无线传感技术应用如此广泛的今天，在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。112 研究意义无线传感网络是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。当前，传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。低功耗无线传感模块研究具有极其重要的学习和研究价值，其功能的实现具有极其重要的理论和现实意义。首先，现有的众多研究中，将性能和低功耗相结合的较少，有的只考虑低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。本文综合了性能和低功耗的共同需求，经过深入的分析和对芯片的数据
