無線傳感器網絡非測距三維定位算法的研究.pdf

1、無線傳感器網絡(WSN)作為一種由大量結構簡單、價格低廉的微型傳感器集成無線通信接口所組成的網絡，它在環(huán)境監(jiān)測、災難救助、目標跟蹤、醫(yī)療監(jiān)護等領域都有廣泛的應用前景。在這些應用中，節(jié)點的位置信息對傳感器網絡監(jiān)測活動至關重要。事件發(fā)生的位置是傳感器節(jié)點監(jiān)測消息中所包含的重要信息，沒有位置信息的監(jiān)測消息往往毫無意義。同時，無線傳感器網絡的一些協議比如基于地理信息的路由也需要定位信息作為支撐。因此，節(jié)點自定位技術是無線傳感器網絡的重要研究內容

2、之一，具有非常重要的理論意義和實際應用價值。
　　 首先，本文概述了無線傳感器網絡的結構和特點，然后重點研究其節(jié)點定位問題。節(jié)點定位算法可以分為基于測距(Range-based)和無需測距（Range-free）兩類。無需測距定位技術因其低成本和低功耗而備受關注。本文概述了幾種典型的非測距定位算法，如質心算法、凸規(guī)劃、DVHop、APIT、ROCRSSI等，分析了每種算法的優(yōu)缺點，指出現有定位算法所存在的問題。這些算法均基于二維

3、平面應用而設計，且較難擴展到三維空間。而在實際應用中，無線傳感器網絡在空間上往往部呈立體分布，比如在海洋環(huán)境監(jiān)測中，在海平面下不同深度部署傳感器節(jié)點，進行水溫、鹽度、洋流、潮汐探測等。這些三維應用具有更加復雜的網絡拓撲結構，需要更加健壯的定位算法進行立體空間定位。
　　 本文的研究工作主要圍繞三維定位算法展開?，F有的三維定位算法有兩種解決方案，一種是依靠與錨節(jié)點進行信息交換，通過三角計算等方法來獲取未知節(jié)點的位置；另一種是通過基

4、礎設施在網內動態(tài)廣播消息進行定位。對于后者來說，定位成敗完全取決于基礎設施，存在安全隱患。因此本文重點關注第一種解決方案。本文針對目前三維定位算法存在的不足，基于網格劃分思想和投票機制，提出一種分布式非測距三維定位算法(3D-DRL)。該算法將仿真區(qū)域劃分為大小相同的立體網格，錨節(jié)點對所有網格進行投票，最后將得票值最高的網格作為未知節(jié)點的‘最大可能定位區(qū)域’，選取該區(qū)域的質心作為未知節(jié)點的估計位置。3D-DRL無需未知節(jié)點間相互通信，具