基于DV-Hop的无线传感器网络节点定位算法研究与实现.docx

摘要：无线传感器网络一直是一个热门研究领域，具有极高的关注度。由于它对各个方面的测量都比我们以往所运用的传统方法精确度要高，发展至今无线传感器网络已经不仅仅是一个概念，而是一项可以运用到实际生活中的技术并且普遍应用到了各个领域。无线传感器网络的研究方向有很多，而由于网络监测的时候位置信息是最重要的基础性信息，最热门的研究方向一直都是网络中的节点定位算法。

节点定位算法可以分为需要测距的定位算法和无需测距的定位算法。这其中前者需要硬件设施辅助其测距，因此它对具体的外部硬件有一定的标准和要求，这就相对于无需测距的定位算法来说增加了许多成本和干扰，相比较而言，无需测距的定位算法只需要掌握未知节点和已知节点之间的关系，以及它在整个网络中与其他节点的连接度就可以通过一系列公示算法对它的具体位置进行估算。因此本文会以无需测距的DV-Hop 定位算法为对象，研究它具体的优势。

本文的主要工作：（1）概括论述无线传感器网络的相关知识，进一步研究WSN节点定位算法的研究背景、研究现状和研究意义，列举了几种基于测距和非测距的节点定位算法的例子；（2）重点介绍了DV-Hop定位算法，DV-Hop算法是一种无需测距的定位算法。整个算法分为三个过程,首先锚节点发送广播消息,未知节点与锚节点获得与其它所有锚节点之间的跳段数信息其次,然后锚节点计算每跳平均距离并再次发送消息给自己的邻居节点进行广播,未知节点通过跳段数与每跳平均距离的乘积求得与锚节点之间的估计距离最后,最后当未知节点获得与多个锚节点之间的估计距离后,利用三边测量法求得未知节点坐标；（3）总体来看误差的来源分为外部和内部环境，外部受不良节点的影响，内部误差主要源于锚节点比例大小、邻居节点数多少、算法中的多跳距离机制等等。对算法误差来源进行分析比较，最终对锚节点的比例和网络节点通信距离对定位精度进行仿真分析，发现二者对于定位精度有非常大的影响。这其中的根本原因是算法依据锚节点位置信息的传递，最终采用每跳平均距离与跳段数的乘积作为两个节点之间的估计距离,这也正是DV-Hop算法的核心思想。

关键词：无线传感器网络；节点定位算法；DV-Hop定位算法；算法误差

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1研究背景和意义-2

1.2国内外研究现状-3

1.3本文的主要工作及结构-4

第二章  无线传感器网络-4

2.1无线传感器网络介绍-4

2.1.1无线传感器网络结构-4

2.1.2节点结构-5

2.1.3无线传感器网络特点-5

2.1.4 WSN关键技术研究及应用-6

2.2本章小结-6

第三章  无线传感器网络节点定位算法-7

3.1节点定位技术-7

3.1.1常用的术语-8

3.2节点定位基本算法-8

3.2.1基于测距的定位计算-9

3.2.2非基于距离的定位计算-10

3.3本章小结-12

第四章   DV-Hop算法分析-13

4.1 DV-Hop算法背景-13

4.2 DV-Hop算法的原理-13

4.3 DV-Hop算法误差来源分析-15

4.3.1外部因素导致的误差-16

4.3.2内部因素导致的误差-17

4.3.3误差分析总结-17

第五章  仿真-19

5.1 DV-Hop算法的仿真实验-19

5.2仿真相关细节-19

5.2.1锚节点比例不同-20

5.2.2通信半径不同-20

结束语-23

致  谢-24

参考文献-25