基于RSSI的无线传感器网络定位算法的研究与设计

发布时间：2017-04-23 09:06

  本文关键词：基于RSSI的无线传感器网络定位算法的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络是目前信息领域里一个重要的研究热点,已在多个方面得到广泛应用,如：国防军事,航空航天、环境监测、交通医疗、反恐抗灾等方面,在未来也具有很好的发展和应用前景。定位技术作为无线传感器网络的关键技术之一,在其实际应用方面起到至关重要的作用,采集到的数据若没有相应的位置信息,往往是毫无意义的。针对这一问题,将无线传感器网络中传感器节点的定位作为本文的研究重点。在无线传感器网络定位技术中,通常利用被测信号的ToA,TDOA和RSSI测定接收端和发送端之间的距离,或者利用传播信号的AOA确定接收端和发送端的空问角度关系,但是由于RSSI的测量不需要增加任何额外的硬件设备,因此,本文主要的研究内容为基于RSSI的无线传感器网络的定位算法。下面详细介绍本文的研究工作：首先,从无线传感器网络及其定位的基础入手,简要介绍了无线传感器网络的特点、核心技术和拓扑结构以及现有的定位算法的应用领域和分类等,为下一步的研究做理论上的铺垫。然后,重点研究了基于RSSI的定位算法,从影响因素和精确性提高两方面分析了RSSI测量值,研究了RSSI的三种测距模型,并将基于RSSI的定位算法做了分类介绍。最后,本文提出了基于RSSI的移动信标节点的定位算法。在实际应用中,一些环境问题会对接收到的信号强度造成影响,利用RSSI测距存在较大的误差,本文提出的算法利用几何关系寻找具有最准确的信号强度的点进行测距,使得测得的距离的准确性得到提高,并且利用信号强度的变化规律得到几何关系,限定待定位节点的区域；本算法利用信标节点的一条移动轨迹就能实现定位过程；并利用Matlab进行仿真,仿真实验显示了随着待定位节点数量的增加,平均定位误差逐渐减小；随着信标节点移动速度的增加,平均定位误差逐步增大,但均小于基于RSSI测距的三边定位算法；随着信标节点通信半径的增加,平均定位误差的趋势为先降低后增加。
【关键词】：无线传感器网络 定位算法 接收信号强度指示 测距
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 无线传感器网络概述12-14
• 1.2.1 特点12-13
• 1.2.2 网络拓扑结构13
• 1.2.3 网络核心技术13-14
• 1.3 无线传感器网络定位概述14-18
• 1.3.1 应用领域15
• 1.3.2 算法分类15-18
• 1.4 论文主要工作18
• 1.5 论文框架18-21
• 2 基于RSSI的定位算法的研究21-37
• 2.1 定位中测量技术分类21-24
• 2.1.1 距离相关测量21-23
• 2.1.2 AOA测量23-24
• 2.1.3 连通性测量24
• 2.2 RSSI测量值分析24-27
• 2.2.1 RSSI测量值的影响因素分析24-25
• 2.2.2 RSSI测量值精确性提高25-27
• 2.3 基于RSSI的定位算法介绍27-34
• 2.3.1 基于RSSI的测距定位算法27-31
• 2.3.2 基于RSSI的无需测距的定位算法31-34
• 2.4 定位算法的性能分析34
• 2.5 本章小结34-37
• 3 基于RSSI的移动信标节点的定位算法37-47
• 3.1 定位系统框架描述37-38
• 3.2 算法设计38-44
• 3.2.1 信息记录过程38-42
• 3.2.2 计算过程42-44
• 3.3 算法流程图44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 仿真与分析47-57
• 4.1 仿真工具的选择47
• 4.2 仿真算法的建立47-50
• 4.3 仿真结果与分析50-55
• 4.3.1 待定位节点数量对比52-53
• 4.3.2 信标节点移动速度对比53-54
• 4.3.3 通信半径对比54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 5 总结与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-65
• 致谢65-67
• 个人简历67
• 发表的学术论文67

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