【正文】 ：兩節(jié)點(diǎn)進(jìn)行會(huì)因距離太遠(yuǎn)而受到限制，如果距離較遠(yuǎn)時(shí)，可以通過中間節(jié)點(diǎn)多跳路由來(lái)實(shí)現(xiàn)。：由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)投入資本少、占用空間少、能量消耗低的特點(diǎn)，所以很難找到符合其要求的硬件和軟件資源。利用其內(nèi)置的傳感器件對(duì)其附近環(huán)境進(jìn)行觀察，并收集相關(guān)信息。大量的節(jié)點(diǎn)拋撒到向監(jiān)測(cè)區(qū)域，各傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式組建無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。所謂無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks)就是有一定數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)以其自行組織的方式形成網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)后，匯聚節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星將處理后的數(shù)據(jù)傳送到用戶端，供用戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 從上圖為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。不過從整體來(lái)看，我國(guó)關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究仍處于起步階段。我國(guó)許多高校已經(jīng)著手于有關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的的工作研究[3042]。民用方面，美日等發(fā)達(dá)國(guó)家在對(duì)該技術(shù)不斷研發(fā)的基礎(chǔ)上在多領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用。本文中主要針對(duì)靜態(tài)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型的定位精度、定位覆蓋率、以及算法可擴(kuò)展性進(jìn)行研究，并以此為基礎(chǔ)，然后根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)模型特點(diǎn)研究與其相適應(yīng)的定位技術(shù)及相關(guān)問題?；谏鲜銮榫?，應(yīng)當(dāng)研制出方法可以讓無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)行自動(dòng)定位，這就是所謂的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的定位技術(shù)研究。除此以外，利用定位技術(shù)獲取位置信息可以有效使提高路由效率，同時(shí)節(jié)省能量，加強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全性穩(wěn)定性。定位技術(shù)處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心位置。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)打破傳統(tǒng)通信的方式，它將自然信息與邏輯信息進(jìn)行交匯建立起了兩者的聯(lián)系。尤其在戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、空間探索和搶險(xiǎn)救災(zāi)等特殊領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取及處理信息的方式不同，它不再需要固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，同時(shí)它與傳感器傳統(tǒng)相比，它具有獲取信息速度更快，使用壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，研究人員從事與其相關(guān)技術(shù)的研究并取得不錯(cuò)的成績(jī)，而這些成績(jī)的取得也進(jìn)一步促進(jìn)微型傳感器節(jié)點(diǎn)的發(fā)展。 applications, node localization is of extreme importance .However, the scale of WSNs is usually too large ,it’s impossible to make the all node are installed GPS sender and receiver, or to configuration node location artificially, because of the limit of cost, power, and efficiency. Therefore we must use some algorithms to achieve the selfpositioning of WSNs. Basing on this background, this article makes some analyses on WSNs selfpositioning algorithm analysis, and focuses on the following research contents: we discusses some classic WSNs positioning algorithms. And basing on the Particle Swarm Optimization algorithm, we improve the DVHop algorithm and make some simulation analyses and performance analyses. The analyses indicate that the proved algorithm makes some progresses on localization accuracy and satisfies most location requirements in WSNs. key words: wireless sensor positioning algorithm DVHop algorithm Particle Swarm Optimization algorithm目錄無(wú)線節(jié)點(diǎn)定位算法研究 1摘要 1Abstract 1目錄 2第一章 緒論 5 5 國(guó)內(nèi)外研究概述 6 6 8 10第二章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)綜述 11 11 與距離有關(guān)的定位算法分析 12 基于測(cè)距的定位方法 12 到達(dá)時(shí)間（TOA）定位法法 12 時(shí)間差（TDOA）定位法 13 與距離無(wú)關(guān)的定位算法分析 13 質(zhì)心算法 13 DVHop算法 14 16第四章 DVHop算法改進(jìn)的定位技術(shù) 16 DVHop算法的缺陷 16 DVHop算法的改進(jìn) 18 DVHop算法的距離誤差校正 18 MINMAX方法與加權(quán)最小二乘法的結(jié)合 19 改進(jìn)算法的流程圖 22 DVHop算法流程圖 24 26 仿真設(shè)計(jì) 26 DVHop算法仿真程序 28 仿真結(jié)果分析 314 .5算法改進(jìn)對(duì)比 39 節(jié)點(diǎn)位置對(duì)比 39 平均定位誤差對(duì)比 40 本章小結(jié) 41第五章 總結(jié)和展望 42 總結(jié) 42參考文獻(xiàn)： 42致 謝 47作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果 48第一章 緒論隨著科學(xué)不斷進(jìn)步，其為發(fā)展微型傳感器節(jié)點(diǎn)提供了技術(shù)支持。仿真分析表明，改進(jìn)算法在精度上有了一定提高，能夠滿足大部分節(jié)點(diǎn)定位精度的需求。無(wú)線節(jié)點(diǎn)定位算法研究摘要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，改變了人類與自然界的交互方式，實(shí)現(xiàn)了一種新的感知自然界的方式，被認(rèn)為是能對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)定位都有著十分重要的價(jià)值，然而，傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模通常比較大，給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均安裝GPS收發(fā)器或者人工配置節(jié)點(diǎn)位置會(huì)受到成本、功耗、效率等問題的限制，因此必須采用一定的機(jī)制實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身定位，本文基于這一背景進(jìn)行了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線節(jié)點(diǎn)定位算法分析，主要進(jìn)行了以下研究?jī)?nèi)容：首先探討了幾種經(jīng)典的無(wú)線節(jié)點(diǎn)定位算法，然后針對(duì)DVHop算法進(jìn)行了基于粒子群優(yōu)化算法的改進(jìn)研究中，并給出了粒子群改進(jìn)算法的技術(shù)仿真和性能分析。關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器；定位算法；DVHop算法；粒子群優(yōu)化算法Abstract Wireless sensor networks (WSNs) linking to the physical world organic logically and objectively, changing the way humans interact with the natural world, enabling a new way of perception of nature，is considered to be one of the technologies of the 21st century to make a big impact. In all these WSNs39。微型傳感器因其成本投入低，能量消耗低，占用空間小的特點(diǎn)而受到青睞，除此以外，微型傳感節(jié)點(diǎn)具有信息感知、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線通信等功能[13]。同時(shí)這些技術(shù)的出現(xiàn)也使得建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，簡(jiǎn)稱WSN）成為可能。其主要適合應(yīng)用于不適于人員值守的環(huán)境，或是對(duì)人體有害的環(huán)境。只要在整個(gè)區(qū)域內(nèi)覆蓋大量的大量無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，并可以對(duì)該區(qū)域內(nèi)的所有感知對(duì)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將采集到的有關(guān)監(jiān)控對(duì)象的信息傳感數(shù)據(jù)，傳送到基站，在這里將對(duì)信息進(jìn)行相關(guān)處理然后傳送給用戶終端。它提供了一種新型的可以感知自然界的方式，因而被認(rèn)為是改變世界的一項(xiàng)偉大技術(shù)，同時(shí)其吸引個(gè)各個(gè)領(lǐng)域研究人員的目光，并進(jìn)行相關(guān)課題的研究，其中許多研究學(xué)者都側(cè)重研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)。首先我們應(yīng)當(dāng)說明的是無(wú)論利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行何種應(yīng)用，其節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)同位置有密切聯(lián)系必，如果沒有獲得位置信息，則感知到的數(shù)據(jù)也就沒有存在的實(shí)際意義了。但是，傳感器網(wǎng)絡(luò)中有大量的節(jié)點(diǎn)給每個(gè)節(jié)點(diǎn)均配置GPS收發(fā)器或者利用人工配置節(jié)點(diǎn)位置都是回到種種條件的制約?；谝陨显?，研究與發(fā)展無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)是十分必要的，許多研究人員已經(jīng)投身于這一課題的研究[1620]。 國(guó)內(nèi)外研究概述國(guó)際上目前比較有代表性和影響力的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)用和研發(fā)項(xiàng)目主要應(yīng)用于軍事方面。對(duì)于國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀。同時(shí)一些國(guó)產(chǎn)企業(yè)也開始了這一課題的研究 [3539]。，首先將傳感器節(jié)點(diǎn)均勻的分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域，所謂無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是有這些節(jié)點(diǎn)以自組織的方式構(gòu)建的。傳感器節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是感知被監(jiān)測(cè)區(qū)域的對(duì)象并對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行采集，可對(duì)所采集的數(shù)據(jù)先進(jìn)行預(yù)處理然后再發(fā)送出去，其傳送路徑是有章可循，其最終將所采集的信息傳遞到匯聚節(jié)點(diǎn)該節(jié)點(diǎn)也叫做數(shù)據(jù)中心或基站，該中心主要是用來(lái)處理數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存相關(guān)信息，傳遞數(shù)據(jù)的，它是實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)同外部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相連接必不可少的一部分。同時(shí)用戶也可以對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整進(jìn)而對(duì)其控制管理。其中這些傳感器節(jié)點(diǎn)均具有感知、計(jì)算和無(wú)線通信的能力。被分散到監(jiān)測(cè)區(qū)域的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。下面詳細(xì)介紹一下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn):：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在工作過程如果其供電電池沒電了，不允許給其更換電池?fù)Q是充電。：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常是對(duì)稱的。：在該傳感器網(wǎng)絡(luò)中，其節(jié)點(diǎn)不是固定不動(dòng)的它是動(dòng)態(tài)的，因而其網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是動(dòng)態(tài)?？傮w來(lái)說：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是特殊的adhoc網(wǎng)絡(luò)。除此以外，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通信和計(jì)算能力有限，不具備人機(jī)控制界面，節(jié)點(diǎn)間通信自動(dòng)協(xié)作和交換。管理平臺(tái)可分為能量、移動(dòng)和任務(wù)管理平臺(tái)。移動(dòng)管理平臺(tái)能夠監(jiān)測(cè)并記錄節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取及處理信息的方式不同，它不再需要固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，同時(shí)它與傳感器傳統(tǒng)相比，它具有獲取信息速度更快，使用壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)闊o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)其自組織，配置方便，價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，是條件環(huán)境惡劣戰(zhàn)場(chǎng)的最佳選擇。 （2）環(huán)境監(jiān)測(cè)：經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，但同時(shí)也帶來(lái)了一定的環(huán)境問題。利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特有優(yōu)勢(shì)可以在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面提供很大的幫助。其次，由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍較大，可以利用這一點(diǎn)對(duì)大區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用此網(wǎng)絡(luò)對(duì)湖泊、河流沙漠等進(jìn)行監(jiān)測(cè)將會(huì)減少資金投入；再者，其還可以應(yīng)用到人工作業(yè)存在危險(xiǎn)的環(huán)境。例如可以監(jiān)測(cè)病人的各項(xiàng)指數(shù)。如果在樓宇中安裝無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以時(shí)刻監(jiān)測(cè)該樓宇的各項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)其出現(xiàn)異常時(shí)會(huì)向管理部門進(jìn)行報(bào)告并作為修復(fù)的決策依據(jù)。例如，可以在房間內(nèi)安裝可以感知溫度、空氣指數(shù)等無(wú)線傳感器，從而可以掌握房間的相關(guān)因數(shù)從而控制門窗及其他家電進(jìn)行自動(dòng)控制。 （5）空間探索：空間技術(shù)在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力，因而各國(guó)科學(xué)家都熱衷于外星球的探索。采用這種方式進(jìn)行外星球的探索，在一定程度上節(jié)省資金成本，同時(shí)其所占空間小，可以很好的同地面進(jìn)行交流。例如發(fā)生礦難時(shí)，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以迅速而準(zhǔn)確的確定受困人員的位置，及井下情況，進(jìn)而指導(dǎo)受困人員逃離現(xiàn)場(chǎng)或是制定營(yíng)救措施。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)[12]是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[3]的研究熱點(diǎn)之一。如果我們不清楚感知節(jié)點(diǎn)的位置信息那么感知節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)信息是沒有實(shí)際意義的。由此可見獲取節(jié)點(diǎn)位置信息的重要性。GPS系統(tǒng)需要接收的衛(wèi)星信號(hào)來(lái)估算自身和衛(wèi)星的距離，對(duì)于接收機(jī)的時(shí)鐘要求很高，且無(wú)線信號(hào)容易受外界因素干擾，能耗較高。目前，主要解決方法是利用少量位置信息已知節(jié)點(diǎn)（GPS定位或者人工預(yù)設(shè)位置信息），通過一定的節(jié)點(diǎn)定位算法