[毕业设计 论文 精品]无线传感器网络基于移动信标优化路径的定位算法研究.doc

摘 要学位论文(工学)基于移动信标优化路径的定位算法研究二零一零年五月摘 要无线传感器节点定位技术是无线传感器网络的关键技术之一，是无线传感器网络大多数应用的基础无线传感器网络应用的大多数领域, 如：目标监测与跟踪、路由位置信息的获取等，都需要知道节点的位置信息为此我们需要研究更为有效的定位算法，降低定位成本，提高定位精度针对这种情况，本论文对基于移动信标优化路径的无线传感器网络节点算法进行了研究，该定位算法能够实现节点的高效率定位文章在DV-Hop定位算法中引入移动信标节点，并研究信标节点的动态选择算法及移动路径优化算法本文的主要完成的工作有：1、分析归纳常用的无需测距的定位算法和基于信标的定位算法，研究基于信标的定位算法的定位机制，研究利用移动信标的信息来进行定位计算2、提出基于移动信标改进的DV-Hop定位算法，该算法在DV-Hop定位算法的基础上，利用一个移动的信标节点在网络中按预定的路径移动并不断的广播自己的位置信息，形成多个虚拟信标，研究平均跳距离的加权算法和信标节点的动态选择算法，降低定位的成本和布网的复杂度，提高节点定位的精度和效率3、结合基于移动信标改进的DV-Hop定位算法，提出了面向无线传感器网络的移动信标的路径规划方法，把图论引入信标移动路径规划，获取针对所处网络连通状况的优化信标移动路径，提高算法的定位精度，减少算法定位过程的通信开销，提高算法的效率。

最后在OMNeT++仿真环境下，仿真基于移动信标的定位算法，建立包括移动智能节点和普通节点的仿真模型，通过定位过程的通信和数据处理计算未知节点的位置，仿真表明，基于移动信标优化路径的定位算法既改善了定位的精度，又减少了定位算法的通信开销，提高无线传感器网络节点定位效率关键词：无线传感器网络；移动信标；优化路径；OMNeT++；智能节点 61 参 考 文 献ABSTRACTWireless sensor node localization is one of the key technologies for wireless sensor networks. It’s the foundation of most wireless sensor network applications, such as: target surveillance and tracking, routing and other location information acquiring, all of these need to know the location information of the nodes. So we need more effective localization algorithm to reduce the cost and increase the precision.In response, the paper research the nodes localization algorithm for wireless sensor network base on mobile beacon with optimal path. This algorithm can achieve high efficiency of positioning nodes. We introduced mobile beacon node into DV-Hop localization algorithm, and study the dynamic beacon node selection algorithm and moving path optimal algorithm. These major works are: 1. Summarizes common range-free localization algorithm and the algorithms base on beacon, study the positioning mechanism of localization algorithms base on beacon.2. Improving DV-Hop localization algorithm based on mobile beacon, the algorithm use a mobile beacon node to move in the network according to a predetermined path and broadcast it’s location information that create virtual beacons. We study the weighted average hop distance algorithm and the dynamic beacon node selection algorithm to reduce localization costs and complexity of distribution networks and improve accuracy and efficiency of node localization. 3. Combined with the improved DV-Hop localization algorithm based on mobile beacon, we proposed mobile beacon path planning method for wireless sensor networks. Graph theory is introduced into the mobile path planning; by acquiring connectivity conditions of the network we optimize the path of mobile beacon. These make increase of positioning accuracy of positioning algorithm and reduce communication costs, improve efficiency of the algorithm. Finally, we simulate mobile beacon base localization algorithm in OMNeT + + simulation environment by modeling mobile intelligent nodes and ordinary nodes in the network. The network computes the unknown node’s location through the positioning process of communication and data processing. The simulation results show that the algorithm base on mobile beacon with optimal path not only improves the positioning accuracy but also reduce the communication overhead of locatingm, these improve the efficiency of wireless sensor nodes localization.Key words: WSN；Mobile anchor；Optimal path；OMNeT++；Smart node目 录摘 要 IABSTRACT III目 录 VCONTENTS VII第一章 绪 论 11.1 本论文的研究背景及意义 11.1.1 研究背景与意义 11.1.2 课题来源 31.2 国内外研究现状 31.3 本论文的主要研究内容与结构 5第二章 传感器网络常用节点定位算法相关研究 72.1无线传感器网络基于信标节点的定位算法 72.1.1相关工作 72.1.2基于信标定位算法的优点 92.2无线传感器网络常用的定位方式的实现 102.2.1极大似然估计法 102.2.2三边测量定位法 112.2.3三角测量定位法 122.3常用的节点定位算法 132.3.1 常用的Range-base节点定位算法 132.3.2常用的Range-free节点定位算法 162.4本章小结 18第三章 基于移动信标的节点定位算法 193.1 无线传感器网络基于移动信标改进的DV-Hop定位算法 193.1.1 DV-Hop定位算法 203.1.2移动信标节点定位算法 233.1.3 仿真分析 263.2基于移动信标动态选择改进DV-Hop定位算法 283.2.1 DV-Hop定位算法平均跳距离计算误差来源分析 293.2.2基于移动信标动态选择的改进型DV-Hop定位算法过程 313.2.3仿真分析 343.3 本章小结 35第四章 无线传感器网络移动信标的路径优化 364.1无线传感器网络移动信标的移动模型分析 364.1.1 随机移动RWP(Random Way Point)模型 364.1.2高斯马尔可夫移动Gauss-Markov模型 374.1.3 螺线移动模型 384.2面向无线传感器网络节点定位的移动信标的路径优化 384.2.1基于图论的信标移动路径规划方法 394.2.2面向传感器网络的移动信标路径规划的仿真实现 404.3 本章小结 42第五章 基于移动信标优化路径定位算法的仿真实现 435.1仿真实验工具和实验方法简述 435.1.1 OMNeT++仿真实验平台介绍 435.1.2定位算法性能评价指标及分析方法 445.2基于移动信标的传感器网络定位算法的设计 455.2.1无线传感器网络仿真程序模型及程序设计 465.2.2定位过程仿真程序设计 515.3基于移动信标优化路径的定位算法性能分析 525.4 本章小结 55结论与展望 56参 考 文 献 57攻读学位期间发表的学术论文 60攻读学位期间参加的科研项目 61独创性声明 62致 谢 63CONTENTSABSTRACT(Chinese) IABSTRACT(English) IIICONTENTS(Chinese) VCONTENTS(English) VIIChapter 1 Introduction 11.1 Research Background and Meaning of This Subject 11.1.1 Research Background and Meaning 11.1.2 Source of This Subject 31.2 Domestic and Foreign Research Status 31.3 Main Content and Structure of This Subject 5Chapter 2 Common Nodes Localization for Sensor Network 72.1 Localization Algorithm Base on Beacon 72.1.1 Realative work 72.1.2The A。