无线传感器网络中移动节点定位算法的研究

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在无线传感器网络的诸多应用中,节点位置信息具有重要的作用,如地理路由协议的建立,目标跟踪和环境监测等。给每个节点配置GPS来获取自身的位置信息会大大增加整个网络的成本,不适用于低成本的无线传感器网络,因此,对节点定位算法的研究具有重要的现实意义。  首先,本文综述了无线传感器网络节点定位算法的国内外研究现状,介绍了无线传感器网络节点技术的相关理论知识,并对现有的无线传感器移动节点定位算法进行了分析和总结。  其次,针对传统的基于连通性的算法仅仅利用了节点之间的连通性信息,本文采用了一种新的表示节点之间相对距离的方法——调整的标签距离(Regalated Signature Distance,RSD),该方法不仅利用了节点间的连通性信息,也利用了节点间的邻近性信息。在高斯马尔可夫移动模型作为节点移动模型的基础上,本文展开了对节点定位算法的研究,设计了基于移动锚节点的DV-RSD算法和基于移动未知节点的DV-RSD定位算法。尽管这两种算法都是在DV-Hop算法的基础上结合RSD进行改进的,但它们的通信机制和定位模型并不相同。前者的锚节点最多向其两跳邻居节点洪泛广播信息,后者则采用DRL算法中锚节点信息动态洪泛的方式;前者定位过程中定位精度较高的未知节点在获得自身坐标后则转化为静态锚节点从而辅助其他定位节点进行定位,后者针对未知节点移动时,某些时刻未知节点因接收到的锚节点信息不足而无法定位的问题,采用了三种定位模型,这三种模型分别针对只接收到两个锚节点信息,只有一个锚节点信息和没有锚节点信息的情况进行定位。  最后,通过仿真实验对所设计的算法和现有的一些算法进行了对比分析,仿真结果表明:移动锚节点的引入可以提高定位精度和定位覆盖率;未知节点的移动性带来的一些信息在一定程度上解决了节点因接收到的锚节点信息不足而无法定位的问题;基于移动未知节点的DV-RSD算法相比于蒙特卡罗算法,具有更好的定位性能。
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