vsapit無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究

《vsapit無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、分類號：ｉ〇１８３；ＴＮ９２單位代碼研究生學(xué)號：密級；公開囉古林大學(xué)碩女學(xué)位論文樂術(shù)輿化）（ＶＳＡＰＩＴ無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究ＶＳＡＰｉｌｒＮｔｗｏｒｋｓＩＴＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏ「ＷｒｅｅｓｓＳｅｎｓｏｅ作者姓名一然：王專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位指導(dǎo)教師：全薇教授培養(yǎng)單位；通信工程學(xué)院２０１６年６月ｖｓＡＰ打無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究ＶＳＡＰＩＴＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｏｒｉｔｈｍｆｏ

2、ｒＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒｇＮｅｔｗｏｒｋｓ一作者姓名：王然專業(yè)名稱：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：全薇教授學(xué)位類別；工學(xué)碩±答辯曰期：年月未經(jīng)本論文作者的書面授權(quán)，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個人，均不得對本論文的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式的復(fù)制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。吉林大學(xué)碩：ｔ學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立

3、進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：曰期：＞／店年＾月今曰摘要VSAPIT無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)，它在待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機(jī)部署大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)，通過無線通信方式構(gòu)成多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以達(dá)到其協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)

4、覆蓋區(qū)域內(nèi)被監(jiān)測對象信息的目的，并將這些實(shí)時信息發(fā)送給觀察者。然而，這些信息如果不結(jié)合位置信息而獨(dú)立存在將顯得毫無意義，因此，獲取感知信息的節(jié)點(diǎn)位置已成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的重點(diǎn)問題。現(xiàn)已存在的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法主要分為兩大類，依據(jù)為是否需要測量節(jié)點(diǎn)間的真實(shí)距離，按此規(guī)則將定位算法分為基于測距的定位算法和無需測距的定位算法。其中，基于測距的定位算法需借助外界硬件設(shè)備，在得到較高定位精度的同時會帶來更大的網(wǎng)絡(luò)開銷和高昂的硬件成本；無需測距的定位算法依靠網(wǎng)絡(luò)連通度來完成定位，無需其他硬件設(shè)備，具有低成本、低能耗的優(yōu)勢，但

5、得到的定位精度往往不盡如人意。鑒于實(shí)際場景中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，成本和能耗問題顯得十分重要，因此無需測距的定位方法吸引了廣大學(xué)者的目光，而APIT定位算法作為其中的經(jīng)典算法之一更是吸引了廣大學(xué)者的研究興趣。本文針對APIT定位算法的定位原理進(jìn)行了深入的研究，針對APIT定位算法的低定位覆蓋率和較高定位誤差的原因進(jìn)行了詳盡且深入的分析，指出了影響APIT算法定位誤差和覆蓋率的外部客觀因素和內(nèi)部主觀因素。外部客觀因素由網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，節(jié)點(diǎn)部署等方面決定，該類因素很難避免；內(nèi)部主觀因素由定位算法的原理決定，可通過針對算法缺陷的改進(jìn)來

6、減小誤差。綜上所述，從影響APIT定位算法誤差大小及定位覆蓋率高低的主觀因素出發(fā)，即錨節(jié)點(diǎn)比例和通信半徑，以提高定位覆蓋率、降低定位誤差為目的，對APIT定位算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種基于Voronoi圖和序列等級的APIT定位算法，即VSAPIT定位算法。VSAPIT定位算法在APIT定位算法的基礎(chǔ)上做了三點(diǎn)改進(jìn)：改進(jìn)點(diǎn)一：APIT定位算法的定位結(jié)果十分依賴網(wǎng)絡(luò)連通度，當(dāng)錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少時會產(chǎn)生非常大的誤差，同時定位覆蓋率也較低，針對上述問題引入了Voronoi圖，通過計算交點(diǎn)的坐標(biāo)作為虛擬錨節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，并將該信息隨一跳范圍內(nèi)

7、的真實(shí)錨節(jié)點(diǎn)廣播。改進(jìn)點(diǎn)二：針對APIT定位算法中進(jìn)行三角形內(nèi)點(diǎn)判斷時存在的Out-To-In和In-To-Out這兩種錯誤，提出了基于幾何圖形的方向搜尋判斷方法，通過幾何關(guān)系搜尋到最佳方向，可模擬節(jié)點(diǎn)運(yùn)動的過程，解決了低連通度情況下由于沒有鄰居節(jié)點(diǎn)而不能判斷的事件發(fā)生的概率，極大程度上降低了Out-To-In和IIn-To-Out發(fā)生的概率。改進(jìn)點(diǎn)三：針對APIT定位算法直接將網(wǎng)格掃描法確定的重疊區(qū)域質(zhì)心作為估計坐標(biāo)而導(dǎo)致的較大定位誤差的問題，本文提出對重疊區(qū)域進(jìn)行劃分，未知節(jié)點(diǎn)建立其一跳范圍內(nèi)錨節(jié)點(diǎn)的序列等級，各子區(qū)域

8、質(zhì)心也建立關(guān)于這些錨節(jié)點(diǎn)的序列等級，將各序列進(jìn)行匹配，取與未知節(jié)點(diǎn)序列等級相似度最高的子區(qū)域質(zhì)心作為估計坐標(biāo)。本文在MATLABR2012b的仿真環(huán)境下對VSAPIT定位算法和APIT定位算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對比，仿真結(jié)果表明，VSAPIT定位算法在歸一化平均誤差以及定位覆蓋率這兩個重要指標(biāo)的表現(xiàn)上明顯優(yōu)于