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基于粒子滤波的无线传感器网络定位算法的研究与实现

作　者: 卿培
导　师: 朱勇
学　校: 黑龙江大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 无线传感器网络定位算法粒子滤波
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

节点定位技术一直是无线传感器网络的研究重点与关键技术之一，高精度、高能耗、低复杂度的定位算法对无线传感器网络的应用与研究有着重要的意义。传统的无线传感器网络定位算法一般是针对静态的网络，而对于移动的节点，由于其运动的不确定性、网络拓扑结构的多变等特性，增加了定位的难度与复杂度。再加上无线传感器网络本身的能耗有限等因素，迫切的需要研究适合于移动节点的无线传感器网络定位跟踪技术。粒子滤波技术对于非线性非高斯的环境有着很高的适应性，可以很好的解决多参数估计的复杂性问题。为此，开展基于粒子滤波的无线传感器网络定位算法的研究与探讨，具有深远的意义。本文在大量研究与探讨后，重点分析研究了基于粒子滤波的无线传感器网络移动节点定位问题与方法。结合移动传感器网络的特点，基于粒子滤波的优势，提出本论文的基于位置和能量信息与分布式分簇结构的改进型粒子滤波定位算法。在改进的算法中，一是针对初始化中网络节点的规划与工作机制进行了调整；二是在采样环节，分别在预测、滤波、重采样阶段进行了改进与说明，采用了新的滤波选择方式；最后在输出部分，结合分簇结构，采用新的数据转发方式，节省了能量消耗与数据处理量，仿真实验证明，该算法在定位精度、定位时间、能耗方面有一定的优势，性能优于基本粒子滤波算法，在无线传感器网络移动节点的定位问题中有着一定的参考应用价值。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 目前国内外相关内容研究现状  9-10
  1.3 本文主要研究内容与结构安排  10-13
第2章无线传感器网络概述  13-28
  2.1 无线传感器网络简介  13-18
    2.1.1 无线传感器网络的构成  13-15
    2.1.2 无线传感器网络的特点  15-16
    2.1.3 无线传感器网络的关键技术  16-17
    2.1.4 无线传感器网络的应用  17-18
  2.2 无线传感器网络的节点定位  18-27
    2.2.1 无线传感器网络节点定位问题概述  18-21
    2.2.2 静态无线传感器网络定位算法  21-25
    2.2.3 移动无线传感器网络定位  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章粒子滤波算法  28-36
  3.1 粒子滤波算法理论基础  28-30
    3.1.1 贝叶斯滤波  28-29
    3.1.2 蒙特卡罗方法  29-30
  3.2 粒子滤波算法概述  30-35
    3.2.1 粒子滤波简介  30
    3.2.2 序贯重要性采样  30-32
    3.2.3 粒子滤波存在问题及解决办法  32-33
    3.2.4 一般粒子滤波算法  33-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章基于粒子滤波的 WSN 定位算法  36-50
  4.1 粒子滤波算法在 WSN 中的应用  36
  4.2 传感器网络中蒙特卡罗定位算法  36-40
    4.2.1 基于蒙特卡罗方法的移动节点定位算法  36-40
    4.2.2 蒙特卡罗定位算法的优点  40
    4.2.3 蒙特卡罗移动节点定位算法存在的问题  40
  4.3 本文改进的基于粒子滤波的移动 WSN 定位算法  40-49
    4.3.1 改进的新算法描述  40-42
    4.3.2 改进算法的具体过程与步骤  42-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章算法仿真与结果分析  50-56
  5.1 仿真环境与内容  50
  5.2 仿真结果与分析  50-55
  5.3 本章小结  55-56
结论  56-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
攻读学位期间发表的学术论文  65

基于粒子滤波的无线传感器网络定位算法的研究与实现

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