【正文】 .................................................................. 23 2． 2 節(jié)點(diǎn)自身定位算法的性能評價(jià)指標(biāo) ................................................................. 26 2． 3 節(jié)點(diǎn)自身定位算法的分類 ............................................................................... 27 2． 3． 1 分布式與集中式 ................................................................................. 27 2． 3． 2 遞增式與并發(fā)式 ................................................................................. 28 2． 3． 3 粗粒度與細(xì)粒度 ................................................................................. 28 2． 3． 4 絕對定位與相對定位 .......................................................................... 28 2． 4 距離相關(guān)與距離無關(guān)定位算法分析 ................................................................. 29 2． 4． 1 距離相關(guān)定位算法 .............................................................................. 29 2． 4． 2 測距誤差對定位精度的影響 ............................................................. 30 2． 4． 3 距離無關(guān)定位算法 .............................................................................. 31 2． 4． 4 基于移動錨節(jié)點(diǎn)定位算法的提出 [14][15] ................................................ 32 2． 5 本章小結(jié) ........................................................................................................ 32 第三章 典型距離無關(guān)定位算法分析 ....................................................................... 33 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 3． 1 距離無關(guān)定位算法原理 ................................................................................... 33 3． 1． 1 網(wǎng)絡(luò)一跳幾何關(guān)系原理 ....................................................................... 33 3． 1． 2 網(wǎng)絡(luò)多跳計(jì)數(shù)原理 .............................................................................. 33 3． 2 典型距離無關(guān)定位算法分析 ............................................................................ 34 Centroid 算法 ........................................................................................ 35 3． 2． 2 Bounding box算法 .............................................................................. 36 3． 2． 3 DVhop 算法 ....................................................................................... 37 3． 2． 4 Robust position 算法 ............................................................................ 39 3． 3 評價(jià)與比較 ..................................................................................................... 40 3． 4 本章小結(jié) ........................................................................................................ 41 結(jié)論 ............................................................................................................................. 42 致 謝 ....................................................................................................................... 43 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 44 論文附件 ..................................................................................................................... 46 一 英文原文 ........................................................................................................... 46 二 英文翻譯 ........................................................................................................... 56 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 前 言 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織的形式組織成的一種特殊的 adhoc 網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理和控制模塊和通信模塊和供電模塊等組成，此外還可能包括與應(yīng)用相關(guān)的其它部 分，比如定位系統(tǒng)，動力系統(tǒng)等。借助于內(nèi)置多樣的傳感器，可以測量溫度，濕度，氣壓，化學(xué)等我們感興趣的物理現(xiàn)象。由于無線傳感器在軍事，醫(yī)學(xué)，環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景，受到眾多國家科研機(jī)構(gòu)的重視。 傳感器節(jié)點(diǎn)的自身定位是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)。例如目標(biāo)監(jiān)測與跟蹤，基于位置信息的路由，智能交通，物流管理等許多應(yīng)用都要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)預(yù)先知道自身的位置，并在通信和協(xié)議過程中利用位置信息完成應(yīng)用要求 。 目前提出的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自身定位算法主要是利用傳感器網(wǎng)絡(luò)中 少量已知自身位置的接天通過計(jì)算獲得其他未知節(jié)點(diǎn)的位置 信息，只要有兩類：基于距離（ rangebased）的定位方法和不基于距離（ rangefree）的定位方法。 常用的定位方法是 rangebased 方法，這種方法需要先測量出節(jié)點(diǎn)之間的距離或者角度信息，再通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算出節(jié)點(diǎn)自身的位置。測量節(jié)點(diǎn)間距離或者角度信息通常采用的方法有： TOA， TDOA， RSSI 和 AOA 等。 Rangefree 定位方法無需測量距離或者角度信息，僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性等信息就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自身定位。這種方法降低了對接點(diǎn)硬件的要求，在成本和功耗方面比 rangebased 方法具有優(yōu)勢 ，但定位的誤差也相應(yīng)有所增加。目前提出的算法只要有：質(zhì)心算法， DVhop 算法， Amorphous 算法， APIT 算法等。 綜上所述，較好的方法一般具有以下幾個(gè)特征： A、 較小的能耗 ： 傳感器節(jié)點(diǎn)所攜帶能源有限和不易更換的特點(diǎn)要求定位算法應(yīng)該是低能耗的。 B、 較高的定位精度 ： 這是衡量定位算法的重要指標(biāo)，一般以誤差與無線射程的比值來計(jì)算， 20%表示定位誤差相當(dāng)于無線射程的 20%。 C、 計(jì)算方式是分布式的 ： 分布式的定位算法，即計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置的工作在節(jié)點(diǎn)本地完成，分布式算法可以應(yīng)用于大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 D、 較低的錨節(jié) 點(diǎn)密度 ： 毛節(jié)點(diǎn)定位通常依賴人工部署或者 GPS 實(shí)現(xiàn)。大量的人工部署不適合 adhoc網(wǎng)絡(luò)，而且毛節(jié)點(diǎn)的成本比普通的節(jié)點(diǎn)要高兩個(gè)數(shù)量級。 E、 較短的覆蓋時(shí)間 本文就介紹幾種典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 1 章 緒論 研究背景 當(dāng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度突飛猛進(jìn)、數(shù)據(jù)處理和計(jì)算能力迅速提高后，當(dāng)存儲器的容量無限增長，使海量存儲終于得以實(shí)現(xiàn)時(shí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬一再提升，傳輸數(shù)據(jù)已變得輕而易舉時(shí)，人們卻發(fā)現(xiàn)，與這些技術(shù)的發(fā)展不協(xié)調(diào)的是信息的采集和獲取手段卻比較落后。于是 ，融合了傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) （ Wireless Sensor Network， WSN)） 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 這種傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。例如，傳感器網(wǎng)絡(luò)可以向正在準(zhǔn)備進(jìn)行登陸作戰(zhàn)的部隊(duì)指揮官報(bào)告敵方岸灘的詳實(shí)特征信息，如叢林地帶的地面堅(jiān)硬度、干濕度等。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以使人們在任何時(shí)間、地點(diǎn)和 環(huán)境條件下獲取大量詳實(shí)而可靠的信息。因此，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以被廣泛地應(yīng)用于國 防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐抗 災(zāi) 等領(lǐng)域 [1]。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是信息感知和采集的一場革命，是一種全新的研究技術(shù)。美國商業(yè)周刊和 MIT技術(shù)評論在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報(bào)告中，分別將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為 21世紀(jì)最有影響力的 21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的 10大技術(shù)之一 [2]。美國自然科學(xué)基金委員會、美國國防部和各軍事部門都對傳感器網(wǎng)絡(luò)給予了高度重視。美國英特爾公司和微軟公司等信息工業(yè)界巨頭也開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的工作。紛紛 設(shè)立或啟動相應(yīng)的行動計(jì)劃。日本，英國、意大利、巴西等國家也對傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出了極大的興趣，紛紛展開了該領(lǐng)域的研究工作。 目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)處于研究階段，正朝著實(shí)際應(yīng)用的方向發(fā)展，因此，抓住這個(gè)時(shí)機(jī)，積極地研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用模式是十分必要和迫切的。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）