无线传感网中基于蜂窝网络拓扑定位算法的研究

• 作 者: 刘莹
• 出 处: 辽宁大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 无线传感器网络 定位算法 蜂窝网络拓扑 烟花算法 误差

无线传感器网络由部署在检测区域内大量的传感器节点组成,它的应用涉及军事侦察、灾难营救、电子医疗、生态观测等诸多领域,具有重大应用价值。在无线传感器网络的众多研究领域中,定位技术是其核心支撑技术之一。节点位置是获取其他重要信息的基础,若无法知道被监测对象的位置信息,那么对于大部分无线传感器网络的应用来讲,传感器节点采集和传送的数据以及对数据的监测和分析将毫无意义。因此,节点的定位方向一直是无线传感器网络研究的热点。针对无线传感网中定位算法均过于依赖信标节点数量以及定位精度低的问题,提出了蜂窝网络拓扑的定位算法和多目标改进烟花定位算法。本文的主要内容如下:首先,详细的介绍了无线传感器网络的概念,并叙述了其体系结构、主要特点以及关键技术。同时,阐述了定位的相关概念、算法的分类、定位方法及步骤、性能评价标准以及一些经典的定位算法。其次,提出蜂窝网络拓扑定位算法。该算法首先通过对网络中节点的有向筛选,选取满足特定条件的节点构造一个蜂窝的网络拓扑结构并得到网络上节点的相对位置。然后根据拓扑结构中的第二个信标节点确定网络上节点的绝对位置。最后将已定位的节点升级为协作节点,协作信标节点对全局进行定位。再次,提出多目标的改进烟花定位算法。该算法利用蜂窝网络拓扑算法划分出的区域以及协作节点,对小区域内的未知节点进行定位。算法引入了烟花算法,并对其进行改进。首先设计了自适应交叉概率,根据交叉概率对空间中的所有解进行随机交叉。然后根据自适应变异概率对其交叉后产生的新个体进行变异操作。最后采用了三种不同的选择策略进行下一代节点选择,直至找到满足条件的最优解。最后,通过OMNeT++仿真环境对本文提出的定位算法进行验证。仿真结果表明,本文提出的算法在定位精准度和能量消耗方面表现良好。