智能化协同无线传感器网络节点定位算法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 WSN节点定位算法的概念和发展 1

1.2 节点定位研究的学派 2

1.3 WSN智能化协同节点定位的研究架构 4

第2章 无线传感器网络节点定位算法研究 6

2.1 无线传感器网络 6

2.1.1 传感器节点 6

2.1.2 无线传感器网络结构 6

2.1.3 无线传感器网络的特点 7

2.1.4 无线信号的信道特性 7

2.1.5 无线传感器网络的分层协议 10

2.1.6 无线传感器网络的技术热点 11

2.1.7 无线传感器网络的应用 11

2.1.8 无线传感器网络面临的挑战 12

2.2 无线传感器网络节点定位技术 13

2.3 定位算法的概念 15

2.4 定位算法的分类 16

2.4.1 基于测距的定位与无须测距的定位算法 16

2.4.2 集中式计算和分布式计算 17

2.4.3 相对定位和绝对定位 17

2.4.4 松散耦合和紧密耦合 18

2.4.5 递增式定位和并发式定位 18

2.5 节点定位算法的评价指标 18

2.5.1 定位精度 18

2.5.2 容错性和自适应性 18

2.5.3 节点密度 19

2.5.4 信标节点密度 19

2.5.5 覆盖率 19

2.5.6 功耗 19

2.5.7 代价 19

2.6 无线传感器网络节点的测距方法研究 19

2.6.1 RSSI测距法 19

2.6.2 TOA测距法 20

2.6.3 TDOA测距法 21

2.6.4 测距方法对比 21

2.7 常用的节点定位算法 22

2.7.1 MDS-MAP节点定位算法 22

2.7.2 凸规划定位算法 22

2.7.3 Hop-Euclidean节点定位算法 23

2.7.4 APIT节点定位算法 23

2.7.5 AHLos节点定位算法 24

2.7.6 AOA定位法 24

2.7.7 三角形质心定位算法 25

2.7.8 边界盒定位算法 25

2.8 无线传感器网络智能定位算法 26

第3章 RSSI节点定位算法研究 27

3.1 RSSI的测距模型研究 27

3.1.1 RSSI的测距原理 27

3.1.2 RSSI的测距影响因素 29

3.2 常用定位算法研究 29

3.2.1 极大似然估计法 29

3.2.2 三角定位法 30

3.2.3 三边定位法 31

3.3 无线信号的传播损耗模型 32

3.3.1 对数-常态分布模型 32

3.3.2 自由空间传播模型 33

3.3.3 双线地面反射模型 33

3.3.4 衰减因子模型 33

3.4 RSSI滤波算法研究 34

3.4.1 滤波算法 34

3.4.2 常用的滤波算法 35

3.5 室内定位精度的影响因素分析 36

3.5.1 环境参数 37

3.5.2 突发干扰 38

3.5.3 人体对信号接收强度的影响 39

3.5.4 多径传播的影响 39

3.5.5 同频干扰的影响 40

3.6 三边定位方法分析 40

3.6.1 实际环境下的三边定位方法 40

3.6.2 加权三边定位法 41

第4章 基于双参考节点差分修正的RSSI定位算法研究 42

4.1 算法优化 42

4.1.1 无线信号的衰减模型 43

4.1.2 修正RSSI的测量值 44

4.1.3 卡尔曼滤波预处理 46

4.2 基于信标节点数量的算法优化 46

4.3 算法的改进 48

4.3.1 近邻点联合测距的修正 48

4.3.2 加权高斯算法 49

4.3.3 基于Fingerprint的节点定位算法 52

4.3.4 加权定位的坐标 54

4.3.5 加权质心坐标定位 54

4.3.6 为定位坐标做误差补偿 55

4.4 DRN-RSSI算法的设计 57

4.4.1 传统的差分修正算法 57

4.4.2 改进的差分修正算法 57

4.4.3 算法实现步骤 58

4.4.4 DRN-RSSI算法与其他算法的比较 58

第5章 基于双参考节点差分修正的RSSI定位算法的实现及测试 59

5.1 测试环境搭建 59

5.1.1 节点部署和数据采集 59

5.1.2 源码配置 60

5.1.3 获取与配置上位机的参数 60

5.2 仿真结果及其分析 60

5.2.1 相关参数设置 60

5.2.2 影响的因素 61

5.3 总结与展望 63

5.3.1 总结 63

5.3.2 未来工作的展望 64

第6章 DV-Hop节点定位算法研究 66

6.1 DV-Hop节点定位算法的原理 66

6.2 DV-Hop定位算法的误差分析 68

6.2.1 客观因素 68

6.2.2 主观因素 69

6.3 定位算法评价标准 71

6.4 限跳及优选信标节点的DV-Hop算法 72

6.4.1 跳数修正 72

6.4.2 基于误差因子的信标节点平均跳距修正 72

6.4.3 优选信标节点 73

6.4.4 限跳和优选信标节点的DV-Hop算法的流程 75

6.5 基于蝙蝠优化的DV-Hop定位算法 75

6.5.1 构建适应度函数 76

6.5.2 蝙蝠算法 77

6.5.3 流程图及步骤 77

6.5.4 蝙蝠算法存在的问题 79

6.5.5 蝙蝠算法的改进策略 79

6.5.6 改进的蝙蝠算法思想 81

6.6 基于双通信半径的DV-Hop节点定位算法 82

6.6.1 算法实现步骤 83

6.6.2 改进未知节点计算的方法 83

6.7 阈值加权处理平均跳距的节点定位算法 84

6.7.1 阈值加权处理平均跳距的节点定位算法（TWP-DV-Hop）的原理 84

6.7.2 TWP-DV-Hop算法流程 85

6.7.3 确定TWP-DV-Hop算法的阈值 87

第7章 动态信标节点的分区域DV-Hop定位算法 92

7.1 SRDV-Hop算法的研究背景 92

7.2 基于跳数细化和距离校正的DV-Hop算法 93

7.2.1 算法的设计思想 93

7.2.2 细化最小跳数 94

7.2.3 校正平均距离 96

7.2.4 算法的执行步骤 96

7.3 SRDV-Hop算法的定位过程 97

7.3.1 优选信标节点 97

7.3.2 DV-Hop算法的定位过程 98

7.3.3 DV-Hop算法的误差分析 99

7.4 SRDV-Hop定位算法改进的措施 102

7.4.1 计算参数的修正 102

7.4.2 构建适应度函数 106

7.4.3 改进的措施 107

7.4.4 优化三边定位 108

7.4.5 对节点分布不均进行优化 109

7.5 SRDV-Hop算法的流程 109

第8章 SRDV-Hop算法仿真结果及其分析 111

8.1 仿真实验的思路 111

8.1.1 实体的数据化 111

8.1.2 算法的操作化 112

8.2 仿真环境 112

8.3 影响的因素 114

8.4 通信开销分析 119

8.5 总结与展望 119

8.5.1 算法总结 119

8.5.2 算法存在的不足 120

8.5.3 未来工作展望 120

第9章 无线传感器网络质心定位算法的研究 122

9.1 质心定位算法原理研究 122

9.1.1 质心定位算法的原理 122

9.1.2 质心定位算法的执行过程 123

9.1.3 质心定位算法性能分析 124

9.1.4 质心定位算法的不足 125

9.2 改进的质心定位算法 125

9.3 迭代加权质心定位算法 125

9.3.1 算法描述 125

9.3.2 算法流程图 126

9.4 多质心定位算法研究 127

9.4.1 测距的影响因素 127

9.4.2 多质心定位算法 128

第10章 动态多参考中心节点的质心定位算法 133

10.1 算法思路 133

10.1.1 传播模型的选择 133

10.1.2 加权系数的选择 134

10.1.3 多边形分解质心定位 135

10.1.4 APIT定位算法 137

10.2 基于RSSI校正的质心定位算法的设计 139

10.2.1 算法思想 139

10.2.2 算法数学模型 139

10.2.3 算法步骤 140

10.3 算法原理 142

10.4 算法流程 143

10.5 算法的性能 144

第11章 动态多参考中心节点的质心定位算法仿真结果及其分析 146

11.1 算法的编程工具 146

11.2 MyEclipse软件 146

11.3 常用的仿真软件 147

11.4 MATLAB仿真软件 147

11.5 仿真实验方案设计 148

11.6 仿真实验的性能评价指标 148

11.7 仿真结果及其分析 149

11.7.1 参数设置与评价指标 149

11.7.2 结果与分析 150

11.8 总结与展望 156

11.8.1 算法总结 156

11.8.2 算法的不足 156

11.8.3 未来的研究方向 157

第12章 粒子群算法和RSSI定位算法研究 158

12.1 粒子群算法研究 158

12.1.1 粒子群算法原理研究 158

12.1.2 粒子群算法研究现状 159

12.2 标准粒子群优化算法 160

12.2.1 粒子群优化算法原理 160

12.2.2 算法的参数设置 161

12.2.3 改进的粒子群算法的分类 163

12.2.4 粒子群优化算法的改进策略 164

12.3 粒子群优化算法 164

12.3.1 粒子群优化算法的流程 164

12.3.2 算法的设计步骤 164

12.3.3 粒子群优化算法的应用 165

12.4 智能定位算法 166

12.4.1 遗传算法 166

12.4.2 基于信度与几何约束的遗传定位算法 167

12.5 RSSI定位算法 171

12.5.1 基于RSSI测距的定位方法 171

12.5.2 基于RSSI测距技术存在的不足 172

12.5.3 RSSI的定位模型 173

12.6 基于早熟检验的混沌粒子群优化算法 174

12.6.1 混沌粒子群优化算法 174

12.6.2 早熟检验的机制 175

12.7 基于分级信度与早熟检验的混沌粒子群定位算法 175

12.7.1 分级信度节点的选择机制 175

12.7.2 混沌粒子群定位算法 176

12.8 基于多目标粒子群的节点定位算法 177

12.8.1 多目标定位算法的模型 178

12.8.2 算法总体框架 178

12.8.3 外部档案的维护算子 179

12.8.4 全局最优选取算子 180

12.9 基于带有罚函数的粒子群优化算法的WSN节点定位算法 180

12.9.1 罚函数法 180

12.9.2 定位的模型 181

12.9.3 PSOPF算法的流程 183

第13章 基于粒子群算法的RSSI节点定位算法研究 186

13.1 引言 186

13.2 算法模型 187

13.2.1 粒子群算法惯性权重的改进 187

13.2.2 节点定位模型的设计 187

13.2.3 引入变异因子 188

13.2.4 RSSI修正定位算法 188

13.2.5 IRSSI测距模型 189

13.2.6 IRSSI算法 190

13.3 改进的粒子群算法IPSO 191

13.3.1 计算目标函数 191

13.3.2 计算自适应权值 191

13.3.3 信标节点的淘汰机制 192

13.3.4 IPSO算法流程图 192

13.3.5 基于改进PSO的WSN节点定位算法的描述 194

13.4 粒子群算法和RSSI定位的结合 194

13.4.1 两者结合算法的思路 194

13.4.2 粒子群优化算法和其他算法的融合 195

13.4.3 改进的算法思想 195

13.4.4 极大似然估计法（LS） 197

13.4.5 加权最小二乘法（WLS） 197

13.4.6 混沌粒子群算法 199

13.4.7 基于动态权重的混沌粒子群算法 199

13.5 算法实现步骤 200

第14章 基于粒子群算法的RSSI节点定位算法的实验设计与验证研究 201

14.1 WSN定位性能评价标准 201

14.2 实验相关参数设置 202

14.3 影响的因素 203

14.4 性能分析 207

14.4.1 验证算法的收敛性 207

14.4.2 测距误差对定位误差的影响 208

14.5 总结与展望 210

14.5.1 算法总结 210

14.5.2 工作展望 210

参考文献 212