无线传感网络节点定位技术仿真研究设计说明Word文件下载.docx

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摘要

无线传感网络节点定位技术是无线传感网络重要的支撑技术之一。

节点位置信息不仅是事件监测的前提，也是网络拓扑自配置、提高路由效率、向观察者报告所需信息的基础;

不知道所获信息所对应的位置，所获信息也失去了应有的意义。

无线传感网络节点部署是随机的，由于受到布设环境和自身因素的影响，如何最大限度提高节点定位精度是无线传感网络定位研究领域的一个难点。

因此，开展节点定位技术的研究具有重要理论和现实意义。

本论文介绍了无线传感网络发展历程和结构模型，分析了无线传感网络中的关键技术，深入讨论了无线传感网络节点定位技术。

着重研究了节点定位的概念、定位技术分类、定位的基本原理和基本方法，同时对现有的典型定位算法和定位系统进行了分析比较。

论文重点对无线传感网络定位技术中的非测距定位DV-hop算法进行了深入研究，详细分析了其存在误差的原因。

分别在二维和三维环境下提出了改进的节点定位算法。

（1）为了减小传统DV-hop算法的定位精度误差，论文在二维环境中提出了一种新的DV-hop定位算法。

（2）针对新DV-hop定位算法存在覆盖率较低的问题，提出了一种升级虚拟锚节点的定位算法。

（3）在三维环境下，提出了一种新的三维节点定位算法。

关键词:

节点定位，DV-hop，锚节点，平均跳距权值，跳数权值

ABSTRACT

ThewirelesssensornetworknodelocationtechnologyisanimportantsupportingtechnologyforWSN.ThenodepositioninformationofWSNisnotonlythepremiseofmonitoringevents,butalsoitisthebasisofthenetworktopologyfromtheself-configuration,improveroutingefficiencyandreportingtheinformationrequiredtoobservers.Ifwedonotknowthepositioninformation,theinformationweareinterestedwillloseitspropermeaning.Wirelesssensornetworknodesarerandomlydeployed.Howtomaximizethelocalizationaccuracyoflocalizationisadifficultresearchareainwirelesssensornetworksfortheeffectofthelayoutenvironmentandfactorsofitsown.Thereforetheresearchforthewirelesssensornetworknodelocationtechnologyhasimportanttheoreticalandpracticalsignificance.

Thispaperintroducedthedevelopmentcourseofwirelesssensornetworkandthearchitecturemodelofthewirelesssensornetwork,analyzedthekeytechnologyforwirelesssensornetworks,andthoroughlydiscussedwirelesssensornetworknodelocationtechnology.Focusedontheconceptofnodelocalization,thelocationclassification,thebasicprinciplesandmethodsoflocalization,andthecriteriaofpositioningperformanceevaluationaremadeamoredetailedanalysisandresearch,whilesometypicalexistinglocationalgorithmsandsystemsaremadeabriefintroductionandcomparison.ThepaperfocusedontheRange-freepositioningalgorithmofwirelesssensornetworksDV-hopin-depthstudy,andanalyzedthereasonsfortheexistenceoferrorindetail.Then,thispaperpresentedtheimprovedlocalizationalgorithmsintwo-dimensionalandthree-dimensionalenvironmentrespectively.

（1）ThepaperpresentedanewDV-hoplocalizationalgorithminthetwo-dimensionalenvironmenttoimprovelocalizationaccuracyerroroftraditionalDV-hopalgorithm.

（2）ForthenovelDV-hoplocalizationalgorithmhavetheproblemoflowcoverage,alocationalgorithmwhichupgradedthevirtualanchornodesalgorithmwaspresented.

（3）Inthethree-dimensionalenvironment,thepaperpresentednewthree-dimensionallocalizationalgorithms.

KEYWARDS:

nodelocation,DV-hop,anchornodeaveragehop-distanceweighthopweight

1绪论

1．1研究背景目的及意义

1．1．1研究背景

随着无线技术的快速发展和日趋成熟，无线通信也发展到一定的阶段，其发展的技术越来越成熟，方向也越来越多，越来越重要，大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。

微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展，使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。

这样的节点配合各类型的传感器，可组成无线传感器网络（WSN）。

无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。

广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。

传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通常比较恶劣，而且数量大、更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一，因此，它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进，需要精心设计的软硬件系统，以使其可靠而耐用。

2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一;

美国《今日防务》杂志更认为WSN的应用和发展将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。

可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。

低功耗无线传感模块，便是组成无线传感网络的节点。

此方面的研究由来已久，是计算机应用的扩展，采用了大规模集成电路和嵌入式技术，使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。

现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。

但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。

因此，在无线传感技术应用如此广泛的今天，在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。

1．1．2研究意义

无线传感网络是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。

当前，传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。

无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。

低功耗无线传感模块研究具有极其重要的学习和研究价值，其功能的实现具有极其重要的理论和现实意义。

首先，现有的众多研究中，将性能和低功耗相结合的较少，有的只考虑低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。

本文综合了性能和低功耗的共同需求，经过深入的分析和对芯片的数据比较，提出了低功耗无线传感模块的硬件设计思路。

其次，增加无线传感模块的应用。

无线传感模块应用已非常广泛，除去组成无线传感网络的应用外，无线传感技术还广泛的应用于环境监测，如车间温湿度、压力等；

短距无线通信等。

实现了无线传感模块的低功耗，其对电能的需求就会更小，应用的范围将会进一步的扩大。

1．2国内外研究应用现状与发展趋势

1．2．1国内外研究应用现状

无线传感模块是新兴的下一代无线传感网络节点，它是组成无线传感网络