DV-Hop定位算法的定位精度优化算法

摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是近来世界上备受关注的一种多跳自组织数据采集型网络。它的独特特性使得围绕它产生了一系列的新的研究问题。其中无线传感器网络中节点的自身定位问题便是无线传感器网络研究领域中非常核心的一个问题，结点位置信息不仅可以帮助我们在对数据进行分析的时候知道采集数据对应的地理位置，同时结点位置信息也是一些路由协议以及一些应用层协议所运行的基础。
　　无线传感器网络中的定位算法有基于测距的和基于非测距的。基于测距的定位算法，能提供定位精度很高的定位效果，但是它需要结点有硬件配置;基于非测距的方式由于他的低成本比较推崇，但是这类方法的精度是个缺陷。DV-Hop是一个非常有代表性的定位算法，它是很多定位算法的思想依据。但是DV-Hop算法本身有些问题。
　　本文提出了两个算法来对DV-Hop的定位精度进行提高。首先介绍的PAVC算法主要是利用PAV算法对平均一跳距离进行修正，而后基于修正的平均一跳距离进行定位，通过这样的处理我们发现对于DV-Hop确实有定位精度的提高，但实验结果显示这样的提高有限而且这样的提高稳定性不是很好;一些基于非测距的方法尝试将接收信号强度(RSSI)的信息结合进来修复精度低的缺点，但是这类方式没有考虑到接受信号强度(RSSI)是一种对于无线电不规则性非常敏感的数据。
　　基于著名的RIM（Radio Irregularity Model）模型，于是提出了第二个算法，一种新的RSSI修正方法MRIRC来减少无线电不规则性对于RSSI的影响。MRIRC将每个节点周围的其他节点划分到不同的组里，每个组内的节点都在连续的角度内，不同的组有着不同的由于无线电不规则性而产生的RSSI偏振值，组内的节点我们认为无线电不规则性而产生的RSSI偏振值是一致的。通过这么做，给定一个不规则的偏振输入，MRIRC可以获得一个最大的连续跨越角度值，它保证在这个角度内的节点的RSSI受到的无线电不规则影响是非常接近的，而通过对不同的组的RSSI修正我们可以利用修正的RSSI结合基于非测距方式来提高定位精度。通过进行大量大规模节点网络的仿真实验，实验结果显示MRIRC有着更高的精度比较于那些将RSSI和基于非测距方式结合而没有考虑到RSSI受到无线电不规则影响的算法。
　　仿真结果显示，MRIRC对于DV-Hop的提高相对于PAVC对于DV-Hop的提高更加明显，而且这种优势相对于PAVC而言更加稳定。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 当前国内外无线传感器网络研究状况

1．3 当前国内外无线传感器网络定位算法状况

1．4 论文主要内容和总体篇章结构

2 定位算法研究

2．1 定位技术的基本概念

2．2 主要的定位算法举例

2．2．1 TOA

2．2．2 TDOA

2．2．3 AOA

2．2．4 质心算法

2．2．5 MDS-MAP算法

2．2．6 DV-Hop算法

2．3 主要的定位指标举例

3 两种优化DV-Hop定位算法

3．1 共有模型及理论

3．1．1 网络模型

3．1．2 理想模型

3．2 PAVC算法

3．2．1 算法1：计算结点距离

3．2．2 算法2：平均一跳距离修正算法

3．2．3 算法复杂度分析

3．3 MRIRC算法

3．3．1 设计目标与挑战

3．3．2 衰减模型

3．3．3 无线电不规则模型

3．3．4 分组

3．3．5 重新赋值RSSI

3．3．6 分配高粒度的跳数

3．3．7 处理非对称链路

3．3．8 计算位置

3．3．9 算法复杂度分析

4 实验评估

4．1 PAVC验证

4．1．1 仿真实验计划

4．1．2 结点实验测试

4．2 MRIRC验证

4．2．1 仿真实验计划

4．2．2 实验程序设计

4．2．3 实验结果分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢