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无线传感器网络节点定位算法的研究及应用

作　者: 李林
导　师: 柴乔林
学　校: 山东大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 定位算法 加权中垂线定位 智能家居 ZigBee
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着无线通信技术、微机电系统以及传感器等技术的逐渐成熟,无线传感器网络也逐渐受到国际学术领域的关注。经过近几年的研究和发展,无线传感器网络已经在军事反恐、城市管理、生物跟踪、环境监测、危险区域远程控制、智能家居以及抢险救灾等诸多领域体现出极大的价值。由于无线传感器网络节点的位置对于网络的重要性,无线传感器网络定位问题逐渐成为了目前研究的热点。本文对目前提出的各种无线传感器网络节点定位算法进行了详细阐述,并分析了其优点和不足。在此基础上,针对无线传感器网络(WSN)中的节点定位问题,提出一种基于跳数的加权中垂线定位算法。算法使用已知位置的锚节点到未知节点的跳数作为判断依据,通过多次做线段加权中垂线划分区域的方法来最终确定未知节点所处的多边形区域,最后通过计算多边形的质心的方法得到未知节点的位置。在不需要额外增加硬件设备的情况下,提高了定位精度。较传统的定位算法,本算法中信标节点和定位节点的计算量和通信开销有一定的增加,但在无须额外增加传感器节点的硬件开销的条件下,明显改善了节点定位精度和算法稳定性。文章最后,在前述关于无线传感器网络的一系列理论基础上进行了一次实践操作,设计了一套完整的智能家居的构建,并在硬件结构、协议选择、工作流程等方面进行了详细的阐述。系统外部远程控制方式采取了手机客户端和WEB网站两种方式,在家庭内部方面,选择用ZigBee网络通信技术完成了家庭内网的组建,初步实现了一套基于无线传感器网络的智能家居系统,并基于前述的加权中垂线定位算法实现了家庭内部节点的定位。系统具有安装方便,扩展性高,家庭内部传感器网络可自组织等特点,具有较好的应用价值。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究目的与意义  11-12
  1.3 研究工作与论文组织  12-14
第2章 无线传感器网络概述  14-20
  2.1 无线传感器网络概念  14
  2.2 无线传感器网络体系结构  14-17
    2.2.1 无线传感器网络结构  14-15
    2.2.2 无线传感器节点结构  15-16
    2.2.3 无线传感器的协议体系结构  16-17
  2.3 无线传感器网络技术特点  17-18
  2.4 无线传感器网络性能评价  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第3章 无线传感器网络节点定位算法  20-25
  3.1 定位算法性能评价标准  20-21
  3.2 常见定位算法  21-23
    3.2.1 基于距离的节点定位算法  21-22
    3.2.2 距离无关的节点定位算法  22-23
  3.3 DV-HOP算法简介  23-24
  3.4 本章小结  24-25
第4章 基于跳数的加权中垂线定位算法  25-33
  4.1 背景知识  25-26
  4.2 中垂线定位的具体实现步骤  26-32
    4.2.1 基础步骤  26-27
    4.2.2 对中垂线定位算法的进一步加权修正  27-30
    4.2.3 关于平移中垂线距离的修正  30-31
    4.2.4 关于奇异点的处理  31-32
    4.2.5 定位算法描述  32
    4.2.6 算法分析  32
  4.3 本章小结  32-33
第5章 仿真实验  33-47
  5.1 仿真工具简介  33
  5.2 仿真参数约定  33
  5.3 仿真实现  33-43
  5.4 仿真结果  43-47
第6章 基于无线传感器的智能家居的具体实现  47-57
  6.1 智能家居系统设计  47-51
    6.1.1 总体设计  47-49
    6.1.2 通信协议设计  49-51
  6.2 智能家居内部网络的设计和组建  51-56
    6.2.1 智能家居内部设计概述  51
    6.2.2 家庭内部ZigBee网络组网  51-53
    6.2.3 智能家居内部网络工作过程  53-56
  6.3 本章小结  56-57
第7章 总结与展望  57-59
  7.1 主要工作  57
  7.2 不足及进一步的工作  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
攻读学位期间发表的学术论文目录  64-65
攻读学位期间参加的科研项目  65-66
学位论文评阅及答辩情况表  66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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