三边算法在气体源定位上的应用

三边算法在气体源定位上的应用

摘要：无线传感网络是由低成本、低功耗的微型无线传感网络通过自组织通信形式的分布式网络，具有在微小体积内集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。在环境监测、军事、工业控制和医疗救助等领域具有重要的应用价值。其中节点定位在气体源研究领域已成为关键技术并具有重要的理论意义与实用价值。

本文从无线传感网络的研究背景与意义着手，分别对特点、传感器节点的组成、WSN体系结构和其主要应用领域进行探讨。着重提出网络实施节点定位的主要方法和技术原理，介绍几种典型的无需测距的节点定位算法和特点并对其进行系统分类和优缺点分析。最后重点针对气体源定位的三种三边算法进行研究，对直接三边算法（DT）、组合三边算法（CT）、加权组合三边算法（WCT）的原理和算法实施的具体过程进行讨论，并使用Matlab仿真软件对算法进行仿真，通过仿真实验说明各种算法之间的优越性。最后对全文进行总结。

关键字：无线传感网络；气体源；节点定位；三边算法

Abstract

A Wriless Sensor Network(WSN)consists of low-cost,low-power miniature wriless sensor network.It’s composed of self-organzied communication form a distributed network.With within a small volume of integrated information collection,data processing and wireless commurications and other funcations. It is importantly used in environment monitoring fields,military,industrial controlling and medical assistance.The study for node localization of the plume source research area tends to be an curcial technology not only in the theory but also in practice.

The thesis discussed the necessity of this research starting from background and significance of WSN.Beside,some issues concerning the research were investigated,for instance,its characteristics,sensor nodes composition,WSN architecture and its key application ares.Focused on the network node location methods and the main technical principle.It introduced a few classical rang-free localization algorithms and its characteristics. The technical highlight is the sort and review of some algorithms for node positioning .At last, focused on researching three kinds investigation of trilateral localazation algorithm, and discussed the principle and procedures of DT , CT and WCT .Furthermore ,it used Matlab for algorithm simulation in the paper, and analyzed a large number of simulation experiment to proved its validity on location accuracy compared with other similar algorithms .Finally, this thesis was concluded.

Keyword: wireless sensor network , node localization ,plume source , trilateration

第一章前言

无线传感网络技术是一门综合了现代传感器、微电子、无线通信、分部信息处理等多项技术于一体的新兴的网络技术。无线传感网络是由部署在监测内的大量的微型传感器节点组成的，这些节点具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能，并可以实时监测自动采集环境中的数据，以便获得信息。在军事安全、医疗卫生、信息通信、仪器测控、智能家居等各个领域都有着广泛的应用前景。其中节点定位是无线传感网络的重要应用。WSN气体污染源定位可以有效的监测有害气体的存在和浓度强弱，并应用于船舶污染物扩散、工厂化学有毒物泄露的源定位中。国内一般利用装有传感器的机器人进行气体源的定位和跟踪，虽然这项技术的研究并不成熟，但它对国际战略起着重要作用。

全文以无线传感器的特点及应用为基础，对无线传感网络实施节点定位的主要方法和技术原理进行分析，并对典型的节点定位算法进行系统分类和优缺点分析，重点对针对气体源定位的三种三边算法进行研究，并通过仿真实验对比各种算法的预估定位误差影响，为实际应用提供坚实的理论基础。

论文的结构安排如下：

第一章前言，主要对论文的研究背景与意义进行分析，说明研究的必要性。其次概述论文的主要内容，以及目前对该项研究的初步认识。

第二章无线传感网络的基础知识，对WSN的基本概念和网络特点进行阐述，重点对网络体系结构，节点组织构成和网络实际应用进行探讨。

第三章无线传感网络的节点定位技术，首先说明定位的主要方法与基本原理，着重介绍了几种典型的节点定位算法并对其进行系统分类。

第四章三边算法的研究和仿真，本章节对三种针对气体源定位的三边算法进行详细分析，并且使用Matlab仿真软件对算法进行仿真分析，对比在不同背景噪声下各种算法的预估定位误差影响。

最后对论文进行归纳总结，并提出建议或研究设想。

第二章无线传感网络概述

一．无线传感网络概述

随着无线通信、集成电路、传感器以及微机电系统（MEMS）等技术的飞速发展和日益成熟，低成本、低功耗、多功能的微型传感器的大量生产成为可能。无线传感网络涉及传感器技术、网络通信技术、无线传输技术、分部信息处理技术、微电子制造技术、软件编程技术等，是多学科高度交叉、新兴、前沿的网络技术，它将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，从而极大的扩展网络的功能和人类认识世界的能力。

无线传感网络是一种无中心节点的全分布系统。它具有在微小体积内集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。无线传感网络是通过随即投放的方式由部署在监测区内大量的微型传感器节点通过无线通信形式的一个多跳的自组织网络系统。其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息并发送给观察者。而传感器节点则是由传感器、数据处理单元和通信模块集合而成，它们通过无线信道相连自组织构成网络。由于微型传感器的体积小、重量