基于无线传感器网络目标定位算法研究与实现

本科毕业设计（论文）基于无线传感器网络目标定位算法研究与实现燕山大学2012年06月本科毕业设计（论文）基于无线传感器网络目标定位算法研究与实现学院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：答辩日期：燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院系级教学单位：精密仪器及机械学号学生姓名专业班级题目题目名称基于无线传感器网络目标定位算法研究与实现题目性质1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）题目类型1.毕业设计（√）2.论文（）题目来源科研课题（√）生产实际（）自选题目（）主要内容通过对无线传感器网络的研究，通过对现有的目标定位算法研究，进行改造和仿真。基本要求1.熟悉无线传感器网络原理。2.熟悉区域目标定位算法。3.进行算法的实现和仿真。参考资料1.程远清：基于声音能量强度的无线传感器网络目标定为研究，南京大学硕士论文。2.吴东金：基于无线长安器网络的局域定位研究，中山大学硕士硕士论文。3.徐勇军：无线传感器网络实验教程，北京理工大学出版社，2007.84.各种电路设计资料与论文。周次第～周第～周第～周第～周第～周应完成的内容理解题目查阅资料构思方案各单元设计各单元设计系统组成分析撰写论文答辩指导教师：职称：副教授2012年06月19日系级教学单位审批：年月日摘要I摘要应用于传感器网络节点定位的技术主要有基于测距(Range-based)的定位技术和无需测距(Range-free)的定位技术。前者尽管精度较高，但是大都需要额外地增加硬件开销，不适于常规的传感器网络的应用场景；而无需测距定位技术不需要知道未知节点到锚节点的距离或进行距离测量，在成本和功耗方面与前者相比具有显著优势。因此，本文重点研究了无需测距的无线传感器网络定位算法。论文最初在研究大量有关文献的基础上，重点研究了基于无线传感器网络目标定位技术的国内外研究现状，对无线传感器网络相关定位技术做了一个整体描述。本论文然后综述了无线传感器网络自身定位系统和算法的性能评价标准、分类方法，着重研究了近年来该领域具有代表性的算法及系统的原理和特点，并对其中的几种主要算法进行了仿真与分析。最后，论文对无需测距定位算法中的DV-Hop算法进行了重点研究。通过在仿真平台上对算法的仿真实验，统计分析了各种因素对算法定位性能的影响，仿真结果表明，该算法具有良好的性能。关键词无线传感器网络；节点定位；DV-Hop算法燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractThelocationalgorithmsforWSNcanbedividedintotwocategories:Range-basedandRange-free.TheRange-basedalgorithmscanreachmoreaccuracy,butrequireadditionalhardwarecost.Consideringthehighexpenditure,theyaren’tsuitableforregularapplicationofsensornetworks.TheRange-freealgorithmsneedlesssophisticatedhardware.Theyuseestimateddistanceinsteadofmetricaldistancetolocalize,sotheyhavemuchadvantageinpowerandpositioncost.ThispapermainlystudiestheRange-freealgorithms.Inthefirstpart,basedonthestudyofmuchrelatedliterature,theresearchstatusofwirelesslocationtechniquesissummarized.Inthesecondpart,thispaperintroducestheevaluationcriterionofself-positioningalgorithms.Theprincipleandcharacteristicsofthesealgorithmsarealsodiscussedandpresented.Finally,thispaperfocusesontheDV-Hoplocationalgorithm,weestablishedasimulationmodelbasedonMatlab,andshifttheinfluentialfactors.ThesimulativerunshowsthattheDV-Hopalgorithmcouldofferabetterperformance.KeywordsWirelessSensorNetworks;Nodelocation;DV-Hopalgorithm目录摘要.......................................................................................................................IAbstract................................................................................................................II绪论.......................................................................................................................11.1选题背景和研究意义............................................................................11.2国内外研究现状....................................................................................21.3研究前景................................................................................................31.4论文主要研究内容和结构....................................................................41.5本章小结................................................................................................5第2章无线传感器网络.....................................................................................62.1无线传感器网络的体系结构................................................................62.1.1无线传感器网络结构.....................................................................62.1.2传感器节点结构.............................................................................72.2无线传感器网络的特征........................................................................82.2.1无线传感器网络的特点.................................................................82.2.2与现有无线网络的区别.................................................................92.3本章小结..............................................................................................10第3章无线传感器网络定位技术...................................................................113.1WSN定位技术分类............................................................................113.2基于测距技术的定位算法分析..........................................................113.2.1三边测量定位技术.......................................................................123.2.2三角测量法...................................................................................133.2.3极大似然估计法...........................................................................143.3与距离有关的定位算法分析..............................................................153.3.1基于测距的定位方法...................................................................153.3.2到达时间（TOA）及时间差测距法..........................................153.3.3时间差定位法...............................................................................163.4与距离无关的定位算法分析..............................................................163.4.1质心算法.......................................................................................163.4.2DV-Hop算法.................................................................................173.5本章小结.............................................................................................19第4章DV-Hop算法改进和MATLAB仿真.................................................204.1DV-HOP算法的缺陷............................................................................204.2DV-HOP算法的改进..........