無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中非測(cè)距定位算法分析

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1、目錄4．2．3跳數(shù)閾值???????????????????????354．2．4輔助節(jié)點(diǎn)???????????????????????364．3性能仿真與分析??????????????????????．．384．3．1共線閾值分析?????????????????????394．3．2跳數(shù)閾值分析?????????????????????424．3．3錨節(jié)點(diǎn)比率??????????????????????454．3．4通信半徑???????????????????????484．3．5節(jié)點(diǎn)密度?????????????????????

2、??514．4本章小結(jié)?????????????????????????．．54第5章總結(jié)與展望?????????????????????????555．1主要內(nèi)容總結(jié)???????????????????????．．555．2展望???????????????????????????????????．．56致謝???????????????????????????????一57參考文獻(xiàn)?????????????????????????????．58攻讀學(xué)位期間的研究成果??????????????????????．62IV第1章緒論1．

3、1研究背景及意義本課題來自于江西省科技廳科技支撐項(xiàng)目“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究”，其項(xiàng)目編號(hào)為2007ZD03700。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN：WirelessSensorNetwork)在數(shù)據(jù)采集過程中應(yīng)用傳感器和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)【11，在數(shù)據(jù)處理過程中采用嵌入式計(jì)算和分布式信息處理技術(shù)【2】，在數(shù)據(jù)傳輸過程中利用無線通信等多種技術(shù)。WSN是利用傳感器節(jié)點(diǎn)采集外界信息并將它們處理后發(fā)給監(jiān)測(cè)者的新興前沿技術(shù)【l，2

4、。WSN最初運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，伴隨多種高新技術(shù)的飛速發(fā)展，WSN在生物環(huán)境保護(hù)、建筑、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療及工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

5、WSN中的傳感器節(jié)點(diǎn)是由低空飛行的飛機(jī)和無人駕駛車輛隨機(jī)播撒在監(jiān)測(cè)區(qū)域中的，這些節(jié)點(diǎn)以自組織的方式進(jìn)行組網(wǎng)且可以在任意時(shí)刻離開或加入網(wǎng)絡(luò)川。WSN主要用于將傳感器節(jié)點(diǎn)間協(xié)作感知、采集、轉(zhuǎn)發(fā)及融合等處理后所得的信息發(fā)送給監(jiān)測(cè)者[31。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，由于傳感器節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)分布的，若節(jié)點(diǎn)位置未知，那么感知的數(shù)據(jù)信息將毫無意義。傳感器節(jié)點(diǎn)只有了解其位置信息，才能將事件發(fā)生的具體方位告知給監(jiān)測(cè)者，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域的監(jiān)控并能定位及追蹤外部目標(biāo)所在的位置。同時(shí)節(jié)點(diǎn)的位置已知可以協(xié)助路由形成、提高路由形成效率【41，將網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的信息反饋給監(jiān)測(cè)者

6、【5】，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理舊J及目標(biāo)追蹤【7J等。傳感器節(jié)點(diǎn)主要由傳感器模塊(傳感器節(jié)點(diǎn)等)、數(shù)據(jù)處理模塊(CPU等)、通信模塊(無線模塊、天線等)和電源模塊(微型電池等)組成。WSN中節(jié)點(diǎn)的能源供應(yīng)來自于微型電池，當(dāng)電池中的能量耗盡后，一般都無法進(jìn)行人工更換，所以WSN能量是有限的。由于有些WSN部署在環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，無法人工部署每個(gè)節(jié)點(diǎn)，基于成本、功耗問題也無法給所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)安裝GPS定位設(shè)備，因此必須采取一些機(jī)制或算法來實(shí)現(xiàn)WSN的節(jié)點(diǎn)自身定位，即在WSN中節(jié)點(diǎn)的自身定位技術(shù)至關(guān)重要。1．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀美國商業(yè)周刊提到的21世紀(jì)改變

7、世界最有影響力的十大技術(shù)之一即為WSNtg]，麻省理工學(xué)院提出的全球未來的高科技產(chǎn)業(yè)就包括WSN[91，IEEE第1章緒論(InstituteofElectrical&ElectronicsEngineers)也在積極推動(dòng)WSN的應(yīng)用和發(fā)展，我國將WSN列為“十一五”期間重點(diǎn)開展的研究領(lǐng)域之一。目前室外定位技術(shù)主要有全球定位系統(tǒng)(GPS：GlobalPositioningSystem)和蜂窩網(wǎng)定位(CellularLocation)，其中GPS是現(xiàn)今最廣泛、成熟的定位系統(tǒng)。GPS主要通過衛(wèi)星的授時(shí)和測(cè)距進(jìn)行定位，可分為單點(diǎn)和差分定位。GP

8、S定位誤差非常小、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)，但是價(jià)格昂貴，能量消耗大，不適用于低成本的WSN，也不適用于室內(nèi)定位。光、超聲波及藍(lán)牙等定位技術(shù)正飛速發(fā)展起來，并已經(jīng)成為了室內(nèi)定位技術(shù)的主要研究方向。WSN定位技術(shù)的研究大致經(jīng)過兩個(gè)重要階段【10

9、。第一個(gè)階段主要是對(duì)緊密耦合型和基于基礎(chǔ)設(shè)施的定位技術(shù)的研究，其代表算法和系統(tǒng)主要有ActiveBat[111、ActiveBadge【121、ActiveOffice【131、RADAR[141、RadioCamera、HiBallTracker[151、3D．iD、WhereNet、EasyLiv

10、ing、ParcTAB[161、SpotON、SmartFloor及SmartRooms[17J等。第二個(gè)階段是偏重于松散耦合型和無須基礎(chǔ)設(shè)施的定位技術(shù)的研究，它是現(xiàn)在研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門的方向