无线传感器网络的优化定位算法研究

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在无线传感器网络中,节点的位置信息对于传感器网络的监测活动至关重要,节点采集的数据需要确定的位置信息才有意义。传感器网络节点定位的技术主要有基于测距(Range-baced)的定位技术和无需测距(Range-Free)的定位技术。Range-baced定位精度较高,但大都需要额外地增加硬件开销;而Range-Free定位技术在不需要复杂硬件设备的情况下能够提供足够的定位精度,在成本和功耗方面与前者相比具有显著优势。因此本文重点研究了无需测距的无线传感器网络定位算法。首先详细讨论了具有代表性算法的原理及其特点,通过对几种典型的距离无关自身定位算法的分析和比较,总结概括出这些算法存在的问题,并着重对距离无关的定位算法做了深入对比分析,为后面的算法设计打下了良好的基础。在深入研究基于RSSI测距技术和经典多维标度算法之间的联系的基础上,设计了基于RSSI的多维定标迭代定位算法(RSSI-GA),即从分析个体间的相异性和各节点的距离的几何约束关系入手,建立未知节点位置为参数的优化数学模型,使用遗传算法对迭代部分进行最优解的寻找,从而直接计算出节点坐标。仿真结果表明,本算法能充分地弥补基于经典多维定标的MDS-MAP算法在定位精度与矩阵计算复杂度方面的缺陷,大大降低计算开销,有效的提高定位精度。在对多sink节点定位算法的研究中,引入了分簇算法的思想进行拓扑的构建,设计了多sink节点分簇定位算法。即利用分簇的思想,将网络划分成几个区域,先计算簇头节点位置,并升级为锚节点,然后利用改进的多站定位算法计算节点位置。不但有效的解决了单sink节点在网络中对系统的稳定性和有效性的巨大威胁,避免了节点同时发送信息报告时导致的信息冲突问题,还能减少节点传输数据的负担,提高算法的定位精度。
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