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基于移动信标的无线传感器网络三维定位算法研究

作　者: 夏建发
导　师: 施晓秋
学　校: 温州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络三维定位移动信标节点路径规划
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
引　用: 0次
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内容摘要

无线传感网络（WirelessSensorNetworks，WSNs）是信息获取的有力手段，其覆盖面积广、自适应能力强、部署方便灵活，使其在许多领域有广阔的应用前景，并已成为21世纪最具影响力的技术之一。在众多的无线传感器网络应用中，信息获取是完成所有任务的前提，但对于用户而言缺少位置信息的数据，通常是无法使用，甚至是没有意义的，所以必须实现对传感器节点的定位。本文针对无线传感器网络中的传感器节点定位技术进行研究，首先对定位技术的研究背景和意义、研究现状和存在的挑战、存在的问题等进行全面的叙述，并对现有的定位技术进行分类和比较。然后结合三维定位的需求和基于移动信标节点定位的众多优点，设计并实验测试了一种基于单空中移动信标节点、RSSI辅助定位的三维定位算法（Three-dimensionallocalization algorithm based on mobile beacon：TDMB）。在节点定位上，TDMB算法借鉴了现有的PI算法中选取RSSI值最大点的思想来实现X和Y维度上的定位，并首次使用了将RSSI值相等的关系转换为距离相等关系来实现了Z维度定位的思想。在信标节点移动路径的规划上，本文设计了灵活而实用三段分离式移动路径。本文中使用微型无人直升机作为信标节点的搭载和算法的实验平台，验证了基于移动信标节点的无线传感器网络三维定位算法的理论设计的可行性、空中移动信标节点的优势以及路径规划的有效性。最后对未知节点三维坐标的计算中出现的误差进行了分析，并设计了针对性的对称优化策略来减小误差。实验测试发现，TDMB算法具有较高定位精度、计算简单、扩展性强，具有一定的创新性和实用性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 无线传感器网络研究背景  10-11
  1.2 WSNs 体系结构  11-13
  1.3 课题的研究内容  13-15
  1.4 本文的工作与组织  15-16
第二章定位原理及相关术语的定义  16-22
  2.1 定位的定义和其中一些术语  16-17
  2.2 现有的定位算法  17-21
    2.2.1 基于测距的定位算法  17-19
    2.2.2 基于非测距的定位算法  19-20
    2.2.3 移动信标节点定位  20
    2.2.4 三维定位算法  20-21
  2.3 小结  21-22
第三章基于移动信标的三维定位算法： TDMB  22-30
  3.1 TDMB 算法的基本思想  22-23
  3.2 垂直点的寻找  23-25
  3.3 单节点维度x, y上的位置计算  25-26
  3.4 单节点维度 Z 上的位置计算  26-27
  3.5 移动路径设计  27-29
  3.6 小结  29-30
第四章 TDMB 算法测试  30-40
  4.1 测试平台及实验数据  30-34
    4.1.1 测试平台  30-31
    4.1.2 实验实施及样本数据  31-34
  4.2 空中信标节点的优点  34-39
    4.2.1 信标节点通信半径的增大  37-38
    4.2.2 RSSI 值稳定性的增强  38-39
  4.3 小结  39-40
第五章误差处理与算法流程图  40-57
  5.1 垂直点误差分布  40-45
  5.2 X，Y 维度上坐标对称计算优化  45-47
  5.3 Z 维度坐标计算优化  47-51
  5.4 全网移动路径解析  51-54
  5.5 TDMB 算法流程图  54-55
  5.6 小结  55-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 本文总结  57
  6.2 后续研究与展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
攻读硕士期间发表的论文及主要成果  64

基于移动信标的无线传感器网络三维定位算法研究

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