本文首先综述了无线传感器网络的体系结构、特性以及无线传感器网络技术的国内外研究现状。根据不同的分类准则,分别介绍了基于测距技术定位和无需测距技术定位算法、分布式定位和集中式定位、基于信标节点的定位和无需信标节点的定位。同时对RSSI、TOA、TDOA、AOA等典型的基于测距技术定位算法和质心算法、DV-Hop、Amorphous、APIT等典型的无需测距技术定位算法的算法思想进行详细研究,并且介绍了定位算法的性能评价指标。其次,本文详细介绍了 DV-Hop算法步骤,深入分析了原算法存在的误差来源以及现有改进算法中的不足,提出了基于二次修正误差的DV-Hop改进算法(Secondary Correction Error DV-Hop,SCEDV-Hop)。SCEDV-Hop 算法首先采用多通信半径进行通信,细化节点间跳数值,同时利用正交多项式拟合方法修正未知节点和信标节点间估算距离误差。最后采取先相减然后再平方的策略求解定位方程组,引入加权矩阵,求解未知节点坐标。并且利用解得的冗余信息第二次修正未知节点的位置坐标,使定位结果更加精准。针对节点总数,信标节点数和节点的通信半径这三个方面对未知节点平均定位误差的影响进行实验对比,实验结果表明,SCEDV-Hop算法较其他两种改进算法相比,平均定位误差分别降低了20%,11%;26%,27%;18%,9%。通过仿真实验充分验证了 SCEDV-Hop算法可以更加有效降低未知节点定位误差,提高定位精确度。最后,本文针对保证定位精度同时减小硬件开销,降低功耗的问题,结合测距算法与非测距算法的优势,提出了基于固定信标节点和移动信标节点的WSN混合定位算法(Fixed and Mobile Beacon Nodes-based Hybrid Localization Algorithm,FAMBHL),FAMBHL算法中三个移动信标节点装备有GPS接收器和RF发射器,少量的固定信标节点只需装备RF接收器。固定信标节点通过移动信标节点利用RSSI测距技术进行定位,定位后的固定信标节点参与定位未知节点。未知节点利用模糊C均值聚类算法筛选最优信标节点,最终实现定位。利用MATLAB将FAMBHL算法与OBCL和RR-WCL两种算法进行仿真实验对比,充分验证了该算法有效降低未知节点定位误差,提高定位精确度,兼顾高精确度和低成本。
