● 摘要
无线传感器网络定位问题是该领域的核心问题之一，定位算法的效果会对网络的应用产生至关重要的作用。利用多维定标技术，可使网络节点在测距和非测距情况下均能实现定位，并且在没有锚节点的情况下，依旧可以得到整个网络的相对坐标，在应用中更具有灵活性。因此，本文设计了一种基于多维定标技术的定位算法，并将其用于固定节点和移动节点的定位。在固定节点定位问题中，在MDS技术的基础上，首先通过获取节点间的RSSI值，对RSSI值出现的整体范围进行分析，通过逐步修正的方法对RSSI值出现的不同区段与不同的权值构建映射。然后根据每一对节点的RSSI值所在的不同区段，对节点间路径赋予相应权值，从而建立更为准确的节点间最小路径距离矩阵。利用权值对节点间路径值的修正，可以使网络最小距离矩阵尽可能接近真实几何距离，从而在后续的计算中得到更为精确的定位结果。在此基础上进行仿真实验，可以验证将该算法作为集中式算法用于定位时，其定位精度相对原始MDS-MAP算法有50%左右的提高。另外，根据大规模部署的无线传感器网络特点，为了提高算法的计算速度，本文将网络分簇机制引入改进算法。通过仿真实验考察分簇率与定位精度的关系，从而选出最合适的参数。仿真实验表明，在合适分簇率下，分簇后的定位算法在各向同性网络中定位精度与分簇前基本持平，但拥有更短的计算时间，而在各向异性网络下，定位精度相对分簇前有了近一倍的提高。在移动节点定位问题中，通过分析网络中节点的移动特性，将改进算法结合MCL方法对移动节点进行定位。利用MCL方法的预测机制，结合改进算法构建新的滤波条件，从而得到节点在新时刻的最终位置。仿真实验证明，利用这种方法进行定位，相对于单一MCL定位方法，在精度上有了5%的提高。最后，本文通过建立无线传感器网络定位监控及仿真系统，利用VC++进行编写并实现传感器网络硬件监控平台和仿真界面。硬件平台可实现硬件节点的实时位置显示，以及所有节点的拓扑图显示，并给出具体的节点位置信息。仿真界面可以给出不同参数设置下不同算法的仿真结果，包括节点位置的显示，仿真结果数据的显示、读取和保存。