基于多维变换的无线传感器网络定位算法研究

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无线传感器网络技术以其独特的优势和潜力被确定为人类21世纪中最重要的技术之一。随着无线通信、微加工集成以及嵌入式微处理器技术等支撑技术的发展,无线传感器网络在生活中的应用更是深入到各个角落。在相关技术中,传感器节点的定位技术是传感器网络工作和管理中的一个最为基本和关键的问题。离开了位置信息,节点所收集到的其他监测信息往往毫无意义。因此,确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是无线传感器网络最基本的功能之一,对传感器网络应用的有效性起着关键的作用。本文首先简要的介绍了无线传感器网络的特征,例如规模大、一次性部署、能量有限等。这些特征都是研究传感器网络以及针对其设计配套的软硬件时所必须考虑的因素。随后,本文提出了传感器网络的节点定位问题,深入研究了目前的各种节点定位算法并总结了现有的各种基于距离的和距离无关的定位算法。接下来本文指出了基于距离的传统多维变换定位算法的不足并提出了两种新的改进中心式定位算法。其中,改进算法一以相合分解代替特征值分解,能够简化原有定位算法中矩阵分解的步骤并提高定位精度,但时间复杂度保持为O(n3),适用于对定位精度要求高的应用场合;改进算法二采用强迫正定Cholesky分解,虽然定位精度比前者稍差,但是时间复杂度可以降为O(n~2),更适用于对实时性要求比较高的应用场合。此外,本文还提出了新颖的拼图分割算法对传感器网络进行有效的分割,再结合中心式定位算法实现分布式的传感器网络节点定位。MATLAB的仿真结果表明,这两种改进的中心式定位算法以及提出的分布式定位算法的性能符合理论推导,它们能够在不同的应用场合实现较高精度的节点定位。
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