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无线传感器网络目标定位技术研究

作　者: 韩丽
导　师: 黄学军
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络目标定位二进制数据最大似然估计二次搜索策略
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要

无线传感器网络是一种新型的网络技术，由于其可靠性，动态性，自组织性强等众多优势使其在军事、交通、工业、医疗等领域有着广泛的应用前景。其中目标定位技术是无线传感器网络的一项重要应用。本文主要对能量衰落模型下的最大似然估计算法（ML）进行研究并改进。首先，将栅格化的思想应用到ML算法中。研究了二进制最大似然估计算法（BML），采用二进制数据进行定位，有效地减小网络传输负荷、降低算法的计算复杂度。接着，分析了BML算法容错性能，研究了其修正算法——容错二进制最大似然算法（FTBML）。FTBML算法充分考虑传感器失效和误判的存在，降低了差错对于定位算法的影响。通过仿真实验，研究比较了不同参数下各算法性能.随后，研究了一种二次搜索策略——CE-FTBML算法。先在整个区域内执行定位精度不高但算法复杂度低的质心定位算法（CE），然后根据质心算法的定位精度确定二次搜索半径，执行定位精度高的FTBML算法。对算法的定位精度和算法时间复杂度做了详细分析。通过仿真实验验证，在一定的节点差错概率下，CE-FTBML算法能够保持良好的定位精确度，并大大降低算法的时间复杂度。最后，对算法的目标源信号强度的获取做了进一步讨论——CE-FTBMLe算法。采用一种启发的方式获得信号强度的理论值。通过仿真实验验证，目标源强度的实验值具有较高的准确度。所以该算法具有较强的实际应用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 无线传感器网络系统  9-14
    1.1.1 传感器网络的体系结构  9-11
    1.1.2 无线传感器网络的特征  11-12
    1.1.3 无线传感器网络的应用领域  12-13
    1.1.4 传感器网络的研究方向  13-14
  1.2 本文的主要工作  14-15
  1.3 本文的结构  15-16
第2章无线传感器网络中目标的定位技术  16-26
  2.1 定位技术概述  16
  2.2 目标定位技术的应用  16-17
  2.3 目标定位算法指标  17-18
  2.4 基于测距的定位算法  18-21
    2.4.1 基于时间定位（TOA）  18
    2.4.2 基于时延定位(TDOA)  18-20
    2.4.3 基于波达方向定位(AOA)  20
    2.4.4 基于信号强度的定位(RSSI)  20
    2.4.5 基于测距定位算法的分析和比较  20-21
  2.5 无需测距的定位算法  21-23
    2.5.1 质心估计算法(CE)  21
    2.5.2 DV - Hop 算法  21-22
    2.5.3 无需测距定位算法的分析和比较  22-23
  2.6 位置计算方法  23-26
    2.6.1 三边测量法  23-24
    2.6.2 三角测量法  24-25
    2.6.3 最小二乘估计法  25-26
第3章能量衰落模型及其算法  26-35
  3.1 能量衰落模型  26-28
  3.2 基于能量模型的目标定位算法  28-34
    3.2.1 最大似然（ML）估计算法  28-29
    3.2.2 非线性最小二乘定位方法  29-32
    3.2.3 约束最小二乘定位方法  32-34
  3.3 小结  34-35
第4章基于二进制数据的最大似然估计算法  35-45
  4.1 无线传感器网络的实验模型  35-37
  4.2 应用二进制数据的最大似然估计算法——BML 算法  37-39
    4.2.1 试验区域的栅格化  38
    4.2.2 构造似然矩阵L  38-39
    4.2.3 目标位置估计  39
  4.3 容错二进制最大似然估计算法——FTBML 算法  39-41
    4.3.1 BML 算法的容错性分析  40
    4.3.2 BML 似然函数的修正  40-41
  4.4 质心容错二进制最大似然估计算法——CE- FTBML 算法  41-43
    4.4.1 FTBML 算法复杂性分析  41-42
    4.4.2 CE算法  42
    4.4.3 CE- FTBML 算法  42-43
  4.5 目标信号强度分析——CE- FTBMLe 算法  43-44
  4.6 小结  44-45
第5章仿真实验和结果分析  45-58
  5.1 概述  45
  5.2 实验仿真环境介绍  45-46
    5.2.1 实验场景布置  45
    5.2.2 仿真实验参数设置  45-46
    5.2.3 算法性能的衡量指标  46
  5.3 CE - FTBML 算法的仿真流程  46-49
  5.4 目标定位算法性能分析  49-51
    5.4.1 算法的容错性分析  49-50
    5.4.2 算法的时间复杂度分析  50-51
  5.5 参数设置对算法性能的影响  51-55
    5.5.1 g 对算法性能的影响  51-53
    5.5.2 阈值T 对算法性能的影响  53-54
    5.5.3 传感器数目对算法性能的影响  54-55
  5.6 CE- FTBMLe 算法性能分析  55-57
  5.7 小结  57-58
第6章结论与展望  58-60
  6.1 全文工作总结  58-59
  6.2 今后的研究方向  59-60
参考文献  60-64
攻读硕士研究生期间所发表论文  64-65
致谢  65

无线传感器网络目标定位技术研究

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