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基于定位的无线传感器网络拓扑问题研究

作　者: 许震宇
导　师: 顾学迈
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 规则拓扑布放密度定位性能仿真分析
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 19次
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内容摘要

无线传感器网络（WSN）在监测事件信息时，必须要确定事件或信息发生的位置，至少也要知道在什么地域。因此，WSN的定位问题便成了其它应用问题的基础，这在军事领域中更是突出。现代高科技军事斗争框架下，催生和发展了网络中心战，通过传感器网络获得原始信息和位置对作战指挥至关重要。WSN实用化以来，科学家们主要将研究的重点放在如何管理和使用有限的资源、各层协议间如何协作、如何保证数据传输完整、如何提高网内数据的处理速度、如何确保网络安全保密等应用层面，而作为网络运行的前提，网络拓扑的性能却往往易被忽略。然而，网络拓扑结构的性能无论在哪种WSN应用中，对网络性能产生的影响都是一个无法回避的问题。本文首先介绍了WSN定位和拓扑组网的两种关键技术，又通过虚拟建模的方法，给出了3种拓扑模型。然后结合课题的边界条件，将每种模型设定高中低三种布放密度，用NS2仿真软件对每种密度拓扑模型下的基本网络性能进行对比，选出网络性能能够达到课题要求的拓扑模型，再分别选取四种定位方法，在每种拓扑结构下，通过matlab仿真，对未知节点进行定位实验。分析对比各种拓扑结构的定位性能，得到能够满足无线传感器网络定位需求的面向特定军事应用的最佳拓扑结构，以达到最佳的布防效果。本文依托军事背景课题，经脱密处理，仅将其中无线传感器网络拓扑结构对定位性能的影响的部分研究内容撰写成文，希望籍此引起有识之士对WSN拓扑问题的重视。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 WSN 概述  8-9
  1.2 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.3 国内外 WSN 的研究现状  10-11
  1.4 本文研究内容和组成结构  11-13
第2章 WSN 定位技术算法分析  13-24
  2.1 基本术语  13
  2.2 定位算法  13-16
    2.2.1 三边测量法  13-14
    2.2.2 三角测量法  14-15
    2.2.3 极大似然估计法  15-16
  2.3 定位技术  16-23
    2.3.1 非基于距离的定位算法  17-19
    2.3.2 基于距离的定位算法  19-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 WSN 拓扑设计原理  24-33
  3.1 拓扑结构  24-27
    3.1.1 平面网络结构  24-25
    3.1.2 聚类分层网络结构  25-26
    3.1.3 Mesh 网络结构  26-27
  3.2 拓扑控制  27-32
    3.2.1 功率控制技术  28-29
    3.2.2 层次拓扑结构控制算法  29-32
  3.3 本章小结  32-33
第4章拓扑结构概念建模分析  33-44
  4.1 拓扑建模  34-39
    4.1.1 概念模型建立  34-38
    4.1.2 拓扑模型建立  38-39
    4.1.3 软件模型建立  39
  4.2 拓扑结构分析  39-42
    4.2.1 连通覆盖分析  40-41
    4.2.2 平均度分析  41
    4.2.3 网络直径分析  41-42
  4.3 软件模型仿真  42-43
    4.3.1 投递率仿真  42-43
    4.3.2 平均延时仿真  43
  4.4 本章小结  43-44
第5章基于定位的拓扑网络性能仿真  44-57
  5.1 不同网络拓扑定位性能仿真  44-53
    5.1.1 正方形拓扑定位性能  44-47
    5.1.2 菱形拓扑定位性能  47-50
    5.1.3 正三角形拓扑定位性能  50-53
  5.2 定位性能仿真实验分析  53-56
  5.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-64
致谢  64

基于定位的无线传感器网络拓扑问题研究

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