移动信标的无线传感器网络定位算法研究

移动信标的无线传感器网络定位算法研究

中南大学

硕士学位论文

基于移动信标的无线传感器网络定位算法研究

姓名：陈娟

申请学位级别：硕士

专业：电路与系统

指导教师：李长庚

20090501

移动信标的无线传感器网络定位算法研究

中南人学硕＋学位论文摘要

摘要

无线传感器网络（ＷＳＮ）应用前景广阔，而节点自定位技术是

ＷＳＮ的关键技术之一，己成为国内外的研究热点。本文通过采用移动信标辅助定位，研究了三种移动模型：随机走动（ＲＷＭ）、随机路点（ＲＷＰＭ）、高斯马尔可夫模型（ＧＭＭ）。通过仿真实验方法，研究了移动参数改变时三种移动模型的定位覆盖率，发现ＧＭＭ和ＲＷＰＭ优于ＲＷＭ，而ＧＭＭ高斯马尔可夫轨迹平滑优于ＲＷＰＭ。

提出了一种基于移动信标和ＥＫＦ的测距定位算法。首先移动信

标遍历传感区域，从而使未知节点获得足够定位信息，用加权质心法算出未知节点的初始坐标，再利用ＥＫＦ迭代循环，使初始位置收敛到真实坐标值。对信标移动时间、移动速度、迭代次数分别进行了定位仿真，并在同条件下与基于移动信标的ＬＳＥ和基于移动信标的ＷＬＳＥ算法进行了对比。通过仿真及分析，验证了所提算法可以达到较高的定位精度，同等情况下明显优于基于移动信标的ＬＳＥ和ＷＬＳＥ算法。另外，通过采用移动信标，可以有效减少甚至无需静止信标节点布置，从而节约网络成本和能耗。

提出了一种基于移动信标的ＤＶ－Ｈｏｐ非测距改进算法。算法采用

加权最小二乘法计算未知节点坐标，重点研究了移动信标对定位精度的影响。通过与传统ＤＶ－Ｈｏｐ算法、基于移动信标的质心算法进行仿真对比，改进ＤＶ－Ｈｏｐ算法可以在静止信标节点比例低的条件下，实现较高精度和低能耗定位。

通过对所提两种算法进行仿真分析，两种算法都能够充分利用有

用的定位信息，可扩展性强，对ＷＳＮ具有较高的应用价值。关键词：节点定位，信标移动模型，ＥＫＦ，改进ＤＶ－Ｈｏｐ

移动信标的无线传感器网络定位算法研究

中南大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡ（了ｒ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

ＴｈｅｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄｏｆＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋ（ＷＳＮ）ｉＳｗｉｄｅ．Ａｓａ

ａｋｅｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＷＳＮ．ｎｏｄｅｓｅｌｆ－ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅ

ｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｄｅａｏｆｖｉｒｔｕａｌｂｅａｃｏｎｓｏｒｉｇｉｎａｔｅｄｆｒｏｍｍｏｂｉｌｅｂｅａｃｏｎｊＲａｎｄｏｍ黝ｌｋＭｏｄｅｌ（ＲＷＭ）？Ｒａｎｄｏｍ腑ｙ

ＭａｒｋｏｖＰｏｉｎｔＭｏｄｅｌ（ＲＷＰＭ），Ｇａｕｓｓｉａｎ

Ｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ｔｈｒｅｅｍｏｂｉｌｉｔｙｍｏｄｅｌ

ＩｎｔｈｅｓａｍｅａｒｅＭｏｄｅＩ（ＧＭＭ）ａｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．ｒａｔｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｖｅｒａｇｅｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｂｉｌｉｔｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ＧＭＭＲ、ⅣＰＭａｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎＲＷＭ．ＢｕｔＧＭＭｉｓｍｏｒｅｒｅａｌｉｓｔｉｃ．

ｏｎＡｎｅｗｒａｎｇｅ．ｂａｓｅｄｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄ

ａｎｄＥｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎｍｏｂｉｌｅｂｅａｃｏｎＦｉｌｔｅｒ（ＥＫＦ）ｈａｓｂｅｅｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ

ｉｓｃｏｍｐｕｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈ

ｉｓｕｓｅｄｔｏｍｏｂｉｌｅｂｅａｃｏｎｉＳｍｏｖｅｄ．ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｈｅＥＫＦＷｒｅｉｇｈｔｅｄＣｅｎｔｒｏｉｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｎｐｒｏｍｏｔｅｄ

ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｂｉｌｅｔｉｍｅ，ｓｐｅｅｄｓ，ｉｔｅｒａｔｉｖｅｔｉｍｅｓ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｓｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｒｅａｃｈｅｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎＬＳＥａｎｄⅥ慢ＳＥｂａｓｅｄｏｎｍｏｂｉｌｅｂｅａｃｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｎｅｅｄｌｅｓｓｓｔａｔｉｃｂｅａｃｏｎｓａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｎｏｄｅｒａｄｉｕｓｉｓｌｉｔｔｌｅＳＯｉｔｃａｎｓａｖｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｓｔ．

ｏｎＡｎｉｍｐｒｏｖｅｄｒａｎｇｅ—ｆｒｅｅＤＶ－Ｈｏｐａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄ

ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｏｆｕｎｋｎｏｗｎ …… 此处隐藏：11909字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……