【正文】 7~12 仿真運(yùn)行 DVdistance 算法，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 13~16 確定論文結(jié)構(gòu)和內(nèi)容安排，撰寫論文 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 學(xué)院院長（簽字）： 年 月 日 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)檔案 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 學(xué) 號 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 所在單位 沈陽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 DVdistance 定位技術(shù)與仿真研究 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成情況 畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段名稱 起止日期 完成情況（存在問題及整改意見） 階段成績 * 查閱無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其路由機(jī)制的 相關(guān)資料 熟悉 Matlab 仿真環(huán)境、完成算法的設(shè)計(jì) 仿真運(yùn)行 DVdistance 算法，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 確定論文結(jié)構(gòu)和內(nèi)容安排，撰寫論文 1~3 周 4~6 周 7～ 12 周 13～ 16 周 指導(dǎo) 教師 意見 （根據(jù)學(xué)生出勤及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成情況，指導(dǎo)教師是否同意該學(xué)生參加答辯） 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 *注：階段成績分 A、 B、 C 三級： A 為全面完成任務(wù)， B 為完成任務(wù) ， C 為完成任務(wù)不好。前者精度較高，但是大都需要額外地增加硬件開銷，不適于常規(guī)的傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合；而無需測距定位技術(shù)不需要知道未知節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)的距離或進(jìn)行距離測量，在成本和功耗方面與前者相比具有更加明顯的優(yōu)勢。 本論文在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技 術(shù)做了一個整體概述。最后，論文重點(diǎn)對無需測距自定位算法中的 DVdistance 算法進(jìn)行了重點(diǎn)研究。 關(guān)鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)定位； DVdistance 算法 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Abstract Wireless sensor work node positioning technology are mainly based on distance (Rangebased) positioning technology and without a Range (Rangefree) positioning technology two kinds. Most of the former precision is higher, but need to increase additional hardware overhead, not suitable for routine applications of sensor works。 node location。美國國防部高級研究計(jì)劃局早期研究的重點(diǎn)是傳感器節(jié)點(diǎn)技術(shù)，在傳感器群中，各個不同傳感器節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行較簡單的點(diǎn)對點(diǎn)通信。隨后，該技術(shù)進(jìn)入迅速發(fā)展的階段。美國軍方投入了大量經(jīng)費(fèi)進(jìn)行了在戰(zhàn)場環(huán)境應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，如美國陸軍提出和實(shí)施的“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信”計(jì)劃、“無人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸?、“?zhàn)場環(huán)境偵查與監(jiān)視系統(tǒng)”、“傳感器網(wǎng)系統(tǒng)”項(xiàng)目等。工業(yè)化國家和部分新興的經(jīng)濟(jì)體都對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)了極大的興趣，美國自然科學(xué)基金委員會在 2020 年制定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計(jì)劃，投資支持相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究；我國于 2020 年初發(fā)布的《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中確定的三個信息技術(shù)發(fā)展前沿方向中，有兩個與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究直接相關(guān)，即智能感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過檢索國內(nèi)外的學(xué)術(shù)期刊和會議，有大量關(guān)于 WSN定位技術(shù)的研究論文 ,同時 ,許多的機(jī)構(gòu)和公司也在開展與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位相關(guān)的研究項(xiàng)目，其中，比較有代表 性的項(xiàng)目有 ATamp。在定位算法的研究方面，國外學(xué)者提出了許多經(jīng)典的定位算法。 Dragos Niculescu 等人在“ AdHoc Positioning Systems(APS)”和“ DV based Positioning in Adhoc Networks”論文中提出的利用距離矢量路由和 GPS 定位的原理的一系列分布式定位算法，其包括 6種算法，分別為 DVHop、 DVDistance、 DVEuclidean、 DVCoordinate、 DVBearing 和 DVRadial ChrisSavarese 等人提出了兩種循環(huán)求精定位算法，即 Cooperative ranging 定位算法和 TwoPhase positioning 定位算法。 在國內(nèi)，盡管對 WSN 定位技術(shù)的研究起步稍晚，但隨著我國政府對物聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)和高校及研究機(jī)構(gòu)對 WSN 定位技術(shù)研究的重視，從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位研究的人數(shù)正在迅速增加。國家發(fā)改委的下一代互聯(lián)網(wǎng) CNGI 項(xiàng)目和國家 973 基礎(chǔ)項(xiàng)目“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究”集中了國內(nèi)多個實(shí)力雄厚的研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)攻關(guān)，力求取得具有國際影響力的理論成果。如在基于 RSSI 的定位算法研究方面 ,任維政等人提出了一種基于 RSSI 的測距差分修正定位算法，通過利 用離未知節(jié)點(diǎn)最近的鋪節(jié)點(diǎn)的信息來對RSSI 測距值進(jìn)行差分修正，從而實(shí)現(xiàn)提高定位精度。在 DVDistance 定位算法研究方面，熊少英等人針對 DVdistance 算法不適用于各向異性網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)，通過設(shè)置約束條件，排除一些誤差較大的描節(jié)點(diǎn)組合 ,然后利用質(zhì)心算法估計(jì)最終坐標(biāo)值，從而提高 DVdistance 在各向異性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位精度。 論文的研究內(nèi)容與組織安排 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以包含大量的由震動、磁、熱量、視覺、紅外、聲音和雷達(dá)等多種不同類型傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)，可以用于監(jiān)控溫度、濕度、壓力、土壤構(gòu)成噪聲、機(jī)械應(yīng)力等多種環(huán)境條件。而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身定位是大多數(shù)應(yīng)用，特別是軍事應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提，節(jié)點(diǎn)定位機(jī)制依靠有限的位置已知節(jié)點(diǎn)，確定布設(shè)區(qū)中其他節(jié)點(diǎn)的位置，在傳感器節(jié)點(diǎn)間建立起空間關(guān)系的機(jī)制。 論文主要圍繞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于測距的定位算法展開，著重研究了基于 RSSI 的DVdistance 定位算法，并 利用 MATLAB 軟件進(jìn)行分析，之后對能影響算法精度的幾個條件進(jìn)行評估。主要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的研究背景及意義，以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)做出了整體概述。對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識進(jìn)行了簡單闡述，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)。 第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)。其次介紹了節(jié)點(diǎn)定位算法的分類，并對各自的幾種典型節(jié)點(diǎn)定 位算法進(jìn)行了介紹，最后例列舉出定位性能的評價標(biāo)準(zhǔn)。對該定位算法進(jìn)行簡述并繪出算法流程圖。 第五章 結(jié)論與展望。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介 傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念與特點(diǎn) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一個個具有數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)，通過自組織網(wǎng)絡(luò)形成的一個動態(tài)、自適應(yīng)的分布式計(jì)算平臺。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ WSN， Wireless Sensor Networks）是由多個節(jié)點(diǎn)組成的面向任務(wù)的無線自組織網(wǎng)絡(luò)。 無線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)由無線傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)（ sink 節(jié)點(diǎn)）、傳輸網(wǎng)絡(luò) 和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心 4 個基本部分組成，其組成結(jié)構(gòu)如圖所示 : 圖 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成部分 Sink 節(jié)點(diǎn) 監(jiān)測節(jié)點(diǎn) 監(jiān)測現(xiàn)場區(qū)域 傳輸網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)控中心 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的微型傳感器具有感知、計(jì)算和通信能力，它主要是由感知單元、傳輸單元和電源組成，在完成對感知對象的信息采集、存儲和簡單的計(jì)算后，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)，“ Ad Hoc”在拉丁語中的意思是“專用的、特定的”，因此 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)通常也被稱為無固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)或自組織網(wǎng)絡(luò)，它能夠快速、靈活和方便地自動組網(wǎng)。 傳輸網(wǎng)絡(luò)為傳感器之間、傳感器與監(jiān)控中心之間提供通暢的通信，可以在傳感器與監(jiān)控終端之間建立通信路徑。節(jié)點(diǎn)間以 Ad Hoc 的自組網(wǎng)方式進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)既能夠?qū)ΜF(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行特定物理量的監(jiān)測，又能夠接收其他方向傳感器送來的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)，并通過一定的路由選擇算法和規(guī)則將信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個接力節(jié)點(diǎn)。 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的感知對象具體地表現(xiàn)為被監(jiān)控對象的物理量信息，如溫度、濕度、速度和有害氣體的含量等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)如下。組網(wǎng)不依賴任何固定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，傳感器節(jié)點(diǎn)通過分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議形成自組織網(wǎng)絡(luò)，能夠自動調(diào)整來適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的移動、加入和退出，網(wǎng)絡(luò)中多個激活節(jié)點(diǎn)可以快速、自動地組成一個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)地位對等，并構(gòu)成一個對等式網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)有動態(tài)拓?fù)洹? 除節(jié)點(diǎn)移動以及節(jié)點(diǎn)的加入和退出導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓猓h(huán)境因素或者節(jié)點(diǎn)能量耗盡等因素也能導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)故障或失效。 采用多跳路由進(jìn)行路由接力傳遞。要實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)的較遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)通信，需要通過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由接力傳遞數(shù)據(jù)。 WSN 的空間位置尋址。 高冗余。 硬件資源及功能有限。 電源續(xù)航能力較小。在許多應(yīng)用場所中，無法對電池充電或更換電池，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)電能用完，該節(jié)點(diǎn)就失去了作用。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的 體系 結(jié)構(gòu) 傳感器節(jié)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu) 在不同的應(yīng)用環(huán)境中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成是基本相同的，但各部分的實(shí)現(xiàn)形式可以多種多樣，如傳輸網(wǎng)絡(luò)部分、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)部分和無線傳感器節(jié)點(diǎn)等。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成如圖 所示： 圖 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成示意圖 傳感器節(jié)點(diǎn)中各個單元模塊功能如下： 傳感器模塊用于感知、獲取被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的被監(jiān)測對象的信息及相關(guān)的物理量，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 處理器模塊并由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，用于處理存儲傳感器采集的信息數(shù)據(jù)并負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)各部分的工作。處理器模塊中還負(fù)責(zé)處理由其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)。在不同應(yīng)用環(huán)境和不同應(yīng)用目的的情況下，電源模塊可以采取多種靈活的組態(tài)。一般情況下，無線通信模塊具有低功耗、短距離通信的特點(diǎn)。這種體系結(jié)構(gòu)是指允許應(yīng)用程序根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和實(shí)際需求動態(tài)加載協(xié)議棧，目的是解決節(jié)點(diǎn)資源有限問題。自適應(yīng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用了信息交換服務(wù)的思想，將分立的協(xié)議傳感器 AC/DC 傳感器模塊 網(wǎng)絡(luò) MAC 收發(fā)器 無線通信模塊 處理器 存儲器 處理器模塊 電源模塊 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 組件有機(jī)的連接，可以通過跨層設(shè)計(jì)的思 想優(yōu)化資源配置及應(yīng)用，提高網(wǎng)絡(luò)的生命周期?？删幊痰捏w系結(jié)構(gòu)注重網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理，通過數(shù)據(jù)共享與融合，簡化部分機(jī)制協(xié)議、算法，提高網(wǎng)絡(luò)性能。這種體系結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)的管理和服務(wù)功能融為一體，提高了網(wǎng)絡(luò)的工作效能。支持多任務(wù)的體系結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層引入了狀態(tài)層，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及具體應(yīng)用目的和應(yīng)用需求對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功能性劃分。這種體系結(jié)構(gòu)便于應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，同時支持多功能和多任務(wù)并采用代理的方式提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。 （ 1）對節(jié)點(diǎn)資源高效率的利用。 （ 3）支持協(xié)議跨層設(shè)計(jì)。 （ 5）支持多種有效的資源發(fā)現(xiàn)機(jī)制。 （ 7）支持容忍延時的非面向連接通信。 （ 9）使網(wǎng)絡(luò)具有較好的安全性。另 一方面，了解傳感器節(jié)點(diǎn)位置信息還能提高路由效率，為網(wǎng)絡(luò)提供命名空間，向部署者報(bào)告網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖耘渲谩Ｊ录l(fā)生的位置信息和采集事件信息數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點(diǎn)位置信息都是傳感器網(wǎng)絡(luò)工作時不能離開的重要基本內(nèi)容。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位機(jī)制作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的主要技術(shù)之一，在應(yīng)用中有 著非常重要的作用。 節(jié)點(diǎn)定位算法又是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位機(jī)制的核心內(nèi)容。 在目標(biāo)追蹤、預(yù)測目標(biāo)的行動軌跡；協(xié)助路由，為路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)信息；為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍案鞣N算法的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)信息；為網(wǎng)絡(luò)覆蓋及覆蓋控制各種算法的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)信息；網(wǎng)絡(luò)的有效管理等方面內(nèi)容，都要以傳感器節(jié)點(diǎn)的定位為基礎(chǔ)。在大量應(yīng)用場合中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)幾點(diǎn)的部署是隨機(jī)，因此不能通過依靠全局的基礎(chǔ)設(shè)施來實(shí)施定位，只能通過自組織的方式獲取定位信息。由于傳感器節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)整體的能量耗用是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、組織中主要考慮的問題，而在此情況下，通信及位置的測量必然會產(chǎn)生一定的誤差，定位技術(shù)必須能夠很好地與之適應(yīng)。最大限度的節(jié)約能量要求在定位機(jī)制中只能采用分布式計(jì)算的結(jié)構(gòu)，而不是將監(jiān)測區(qū)域中各區(qū)域節(jié)點(diǎn)采集的信息全部送給某一節(jié)點(diǎn)集中統(tǒng)一處理。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)簡介 節(jié)點(diǎn)定位的幾個基本概念 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位過程中 ,通過配備 GPS 定位設(shè)備或手工配置等方式預(yù)先獲得位置信息的節(jié)點(diǎn)，被稱為描節(jié)點(diǎn) (Anchor Nod