无线传感器网络节点定位关键技术研究

随着微机电系统,无线通信和低功耗嵌入式技术的发展,无线传感器网络在功耗、体积、无线通信等方面得到了很大的发展,使得其具有广泛的应用空间。定位技术作为无线传感器网络重要的支撑技术之一,对无线传感器网络应用的有效性具有重要的意义。只有所有传感器节点的位置信息已知,才能在特定事件发生时,明确事件发生的具体位置,从而采取相应的措施。本文首先在查阅和参考大量国内外相关文献的基础上,介绍了无线传感器网络节点定位技术的研究背景及意义,综述了国内外研究现状,并详细介绍了无线传感器网络中一些典型的无需测距定位算法和系统。传统DV-Hop算法采用较少的信标节点参与平均跳距计算,未知节点使用此平均跳距值误差大,并且造成部分未知节点坐标超出网络边界。本文先提出第一种改进算法称为BHDV-Hop(Beacon-modify Hopsize DV-Hop)算法,BHDV-Hop从以下几个方面对DV-Hop进行改进:使用所有信标节点位置信息参与信标节点平均跳距计算;采用信标节点的平均跳距误差值来修正未知节点的位置信息;将计算出的未知节点的位置坐标超越网络边界的坐标值修正为边界坐标。传统DV-Hop算法信标节点使用简单的算术平均求解平均跳距,没有考虑不用的信标节点之间路径的特征差别,计算误差较大,结合BHDV-Hop算法的改进策略和不同路径间的差别,本文提出第二种改进算法称为WHDV-Hop(Weighted Hopsize DV-Hop)算法,该算法使用加权平均跳距来代替简单平均跳距的加权平均跳距定位算法。为了更有效地验证算法的有效性,信标节点在网络中分别采取随机分布、中央分布、边缘分布三种不同的部署方式与原始算法和BHDV-Hop算法进行比较分析。使用Omnet++和Matlab仿真工具对提出改进算法的有效性进行验证。实验证明,与DV-Hop算法相比,两种改进算法的定位精度都得到了一定程度的提高,特别当信标节点以边缘分布的方式部署在网络中时效果最佳,能更好地满足实际应用的需求。