无线传感器网络节点定位算法的Matlab仿真
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图1.1 无线传感器网络结构
无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、城市管理、生物医疗、抢险救灾、环境监测、防恐反恐等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起了学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生重大影响力的技术之一。
在现代社会中无线传感器网络的作用日益凸显，及其技术的成熟和应用成本的降低，逐渐发展到了各个领域。目前现有的无线传感器网络节点定位算法普遍存在有受环境影响大、精确度不高、不适用于移动节点定位等问题,随着无线传感器网络技术的不断进步成熟，其应用将会越来越广泛，节点定位技术研究对于传感器网络技术性能提高和实用性保证有重要的理论意义和应用价值。无线传感器网络节点系统即对在复杂室内环境下(如图书馆、地下库等)，实现对人员以及物品的快速而精确的定位。目前国内外关于无线传感器网络节点系统的研究有很多。其实在日常生活中定位技术并不陌生，例如我们最常见的超声波、蓝牙、红外线、射频识别、超宽带、Wi-Fi、ZigBee等都是运用了定位技术。
(2)求解衰落因子算法的详细信息，请参阅第三章的动态实时算法研究。
(3)通过比较综合全面分析在文中提出的定位算法。判定是否得到了更准确的精度。
(4) 把以上两种算法相结合，通过MATLAB进行了仿真测试，验证出该算法的可行性。
本文的内容安排一共分成五个章节，各章内容如下:
第一章，绪论。介绍了国内无线传感器网络节点技术的应用现状和在今天的社会中，国外研究，并介绍了本文的主要内容
作者签名：年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于：
1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）
作者签名：年月日
无线传感器网络节点定位算法的Matlab仿真
陈以达
（玉溪师范学院通信工程系,云南玉溪653100）
【摘要】无线传感器网络集成了传感器技术、微机电技术、现代网络和无线通信技术，已成为当前IT领域研究的热点之一。由于其具有网络自组织、覆盖广以及高容错性等固有优点以及组网成本低、构建灵活、方便等特点，使得无线传感器网络在军事、民用等领域应用广泛。节点定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一，节点自身的正确定位是提供监测事件位置信息的前提。本文研究了无线传感器网络节点定位算法的原理、分类和难点，分析研究了不同定位算法的原理并比较了他们优缺点。针对无线传感器网络节点定位技术进行了系统研究，提出了一系列解决无线传感器网络节点定位问题的方法,并结合科研及实际需要进行学习和研究。最后，本文设计实现了无线传感器网络定位应用系统基于Matlab进行了仿真实验。
第二章，设计要求及方案。基于RSSI的无线传感器节点上目前使用的算法首先详细信息，比较它们的优缺点。然后提出自己的改进算法。
第三章，无线传感器网络节点定位质心算法。对上提及和本文中提出的算法在matlab中进行仿真验证，并阐述仿真结果。
第四章，质心算法在Matlab下仿真。质心算法在MATLAB仿真中，对质心定位算法仿真所得到的的数据进行列表绘图及分析，并对算法进行评价。
第五章，结论。对本论文的研究工作总结，提出该还算法的一些缺点，面向未来继续研究的方向。
在此次的毕业（设计）论文中，本论文中主要是根据对已有的节点定位算法分析比较，在此基础上提出一种比较能更好的应用算法，实现更简便更精确的一种算法。综合上述的内容进行研究。
二、设计要求及方案
2.1
无线传感器网络是由众多传感节点组成的网络，以传感器节点可以相互通信，或者，也可以直接与外界基站进行通信。传感器节点通常分布在一个区域，通过无线通信，形成自我组织的协调的物理世界的信息传输网络系统多跃点，彼此协调传输物理世界的信息。
无线传感器网络和其它网络技术的研究方向是不同的，其它网络技术研究主要针对传输速度和服务质量，而wsn它的技术应用是针对在错综复杂的环境条件下如何能有效及时获得可靠信息并对信息传播展开研究。以一些成本较低的微型的无线传感器节点在需要监测的区域范围内无线传感器网络，从而实现了以低成本付出而获得最大监测效益。无线传感器网络是由众多传感器节点组成，众多节点之间因应用了无线通信的技术从而保证了节点之间的相互通信。其中，处理能力、内存和通信能力的无线传感器节点的接收器节点是一般比普通的更强它负责连接无线传感器网络和互联网的外部网络，节点间以各种方式部署在监测的区域，自己组织成网并通过多跳的方式进行相互间的通信。通过与各种任务管理器的连接而构成一个具有管理处理能力的有关的网络。下图是典型的传感器网络的结构：
ZigBee技术成功的成功之处不在于技术其本身，而在于更好的结合了其它技术优点。例如在使用GPS时对一些室内的移动物不能正确定位时，可以利用基于ZigBee技术的无线传感器网络能够实现对移动物准确定位的技术，而进行对移动物的更精确的定位。
Key words:Wireless sensor networks; centroid algorithm; node localization; Matlab
一、绪论
1
随着微电子技术和无线通信技术的飞速发展和不断成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络孕育而生。自从20世纪90年代国际上开始对无线传感器网络的研究以来，其相关技术得到了飞速的发展。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够以协作的方式实时地监测、感知和采集网络区域内的各种对象的信息，并进行处理。这些信息通过自组织的多跳无线网络传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通.
经过对现有的无线传感器网络节点定位算法的资料查阅、对比分析，发现无线传感器网络节点定位在环境条件影响时会使节点精确度偏离实际，在对移动物体节点定位时不能准确的定位其出位置。本论文的研究意义在于对无线传感器网络节点技术的分析比较，提出一种更好更精确的一种技术。得以实现一种更实用更准确的应用技术，让无线传感器网络节点定位系统的应用不论在多么复杂的环境条件中都能做到更好的对静止物或移动物的快速精确定位。
wk.baidu.com无线传感器网络节点定位在众多科学研究领域都一直成为人们研究对象的热点。在经过对传感器网络质心定位算法定位时的研究分析中，我们可以得到该算法在进行定位时存在精度偏低的缺点。在对各算法进行分析后我们在本文中提出一种新型算法。这种算法其优点为计算简单、定位准确。相比传统的质心算法该算法的误差率降低了很多，对未知节点也可以实现更精确的定位，在原来的基础上更好的解决了无线传感器节点的定位问题。
【关键词】无线传感器网络；质心算法；节点定位；Matlab
Abstract:Wireless sensor network integrated sensor technology, MEMS technology, modern networking and wireless communications technologies, IT has become one of the hot areas of current research. Because of its self-organizing network, the inherent advantages of wide coverage and high fault tolerance and low cost network, build flexible, and convenient, making wireless sensor networks are widely used in military and civilian fields. Node positioning technology is a key enabling technology for wireless sensor network node itself correctly positioned to provide location information to monitor events premise. This paper studies the wireless sensor network node localization algorithm principle, classification and difficulties, analysis of the principle of different positioning algorithms and compare their advantages and disadvantages. Conduct for wireless sensor network node positioning system technology research, proposed a series of solutions to the problem of wireless sensor network node localization, combined with the practical needs of research and learning and research. Finally, the design and implementation of a wireless sensor network positioning application system based on Matlab simulation experiments.
学士学位论文
无线传感器网络节点定位算法的Matlab仿真
——质心算法的Matlab仿真
姓名：
学号：
院系：
专业：
通信工程
指导教师：
申请学位：
工学学士
二○一四年三月
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
在本设计当中是我们将其节点定位算法基于ZigBee这一种新兴的基于IEEE802.15的技术下，以相互结合优点而得到对节点定位技术在静止物或移动物进行定位时得到更可靠定位效果。ZigBee是在这几年中无线网络应用相当广泛而实用的条件下兴起的一种技术，给我们的生活改变了很多，促进了我们在与客观世界交流和利用起到了很大的作用。ZigBee技术技术在进行定位技术时提供了极大的帮助，且ZigBee技术成本低、功耗低的性能。在无线传感器网络中是独一无二的技术产品。无线定位在无线传感器网络中是最为重要的一种技术之一。在日益变迁的社会中的不断应用使人们知道了这项技术的重要性得到了更多的认可，从而使得更多的科研人员的重视。本文根据自己在查阅和调查中主要简单分析和比较几种常见定位技术的基础上,得出质心算法在运用时的优缺点，随之提出自己的观点，根据实验而设计出一种新的算法。在无线传感器网络定位算法—基于接收信号强度指示(RSSI)的应用上,提高了其定位准确度。
本文主要针对基于RSSI的定位算法的研究。以提高节点定位在定位时精确度为出发点，通过综合全面的对质心定位算法比较，发现其优缺点，而提出对一种新的混合算法。在一定的程度上提高质心定位算法在定位时的准确度，最后通过MATLAB进行仿真测试，得出定位算法的可行性。
主要的研究工作如下:
(1)主要研究无线传感器网络节点技术的原理、分类和难点，分析其原理并比较它们的优缺点节点的难度以及它们的优缺点。
ZigBee协议栈结构如图所示。
图 ZigBee协议栈结构图
ZigBee网络包含三种设备类型：协调器、路由器和终端设备。协调器是在网络构成中是第一设备，主要是在启动时对整个网络负责启动。路由器的主要功能中转终端设备，在运用中终端设备时因为是直接与这个传感器相连的，在工作中负责数据采集，因为有电源供电所以其可以有休眠状态。
无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、城市管理、生物医疗、抢险救灾、环境监测、防恐反恐等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起了学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生重大影响力的技术之一。
在现代社会中无线传感器网络的作用日益凸显，及其技术的成熟和应用成本的降低，逐渐发展到了各个领域。目前现有的无线传感器网络节点定位算法普遍存在有受环境影响大、精确度不高、不适用于移动节点定位等问题,随着无线传感器网络技术的不断进步成熟，其应用将会越来越广泛，节点定位技术研究对于传感器网络技术性能提高和实用性保证有重要的理论意义和应用价值。无线传感器网络节点系统即对在复杂室内环境下(如图书馆、地下库等)，实现对人员以及物品的快速而精确的定位。目前国内外关于无线传感器网络节点系统的研究有很多。其实在日常生活中定位技术并不陌生，例如我们最常见的超声波、蓝牙、红外线、射频识别、超宽带、Wi-Fi、ZigBee等都是运用了定位技术。
(2)求解衰落因子算法的详细信息，请参阅第三章的动态实时算法研究。
(3)通过比较综合全面分析在文中提出的定位算法。判定是否得到了更准确的精度。
(4) 把以上两种算法相结合，通过MATLAB进行了仿真测试，验证出该算法的可行性。
本文的内容安排一共分成五个章节，各章内容如下:
第一章，绪论。介绍了国内无线传感器网络节点技术的应用现状和在今天的社会中，国外研究，并介绍了本文的主要内容
作者签名：年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于：
1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）
作者签名：年月日
无线传感器网络节点定位算法的Matlab仿真
陈以达
（玉溪师范学院通信工程系,云南玉溪653100）
【摘要】无线传感器网络集成了传感器技术、微机电技术、现代网络和无线通信技术，已成为当前IT领域研究的热点之一。由于其具有网络自组织、覆盖广以及高容错性等固有优点以及组网成本低、构建灵活、方便等特点，使得无线传感器网络在军事、民用等领域应用广泛。节点定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一，节点自身的正确定位是提供监测事件位置信息的前提。本文研究了无线传感器网络节点定位算法的原理、分类和难点，分析研究了不同定位算法的原理并比较了他们优缺点。针对无线传感器网络节点定位技术进行了系统研究，提出了一系列解决无线传感器网络节点定位问题的方法,并结合科研及实际需要进行学习和研究。最后，本文设计实现了无线传感器网络定位应用系统基于Matlab进行了仿真实验。
第二章，设计要求及方案。基于RSSI的无线传感器节点上目前使用的算法首先详细信息，比较它们的优缺点。然后提出自己的改进算法。
第三章，无线传感器网络节点定位质心算法。对上提及和本文中提出的算法在matlab中进行仿真验证，并阐述仿真结果。
第四章，质心算法在Matlab下仿真。质心算法在MATLAB仿真中，对质心定位算法仿真所得到的的数据进行列表绘图及分析，并对算法进行评价。
第五章，结论。对本论文的研究工作总结，提出该还算法的一些缺点，面向未来继续研究的方向。
在此次的毕业（设计）论文中，本论文中主要是根据对已有的节点定位算法分析比较，在此基础上提出一种比较能更好的应用算法，实现更简便更精确的一种算法。综合上述的内容进行研究。
二、设计要求及方案
2.1
无线传感器网络是由众多传感节点组成的网络，以传感器节点可以相互通信，或者，也可以直接与外界基站进行通信。传感器节点通常分布在一个区域，通过无线通信，形成自我组织的协调的物理世界的信息传输网络系统多跃点，彼此协调传输物理世界的信息。
无线传感器网络和其它网络技术的研究方向是不同的，其它网络技术研究主要针对传输速度和服务质量，而wsn它的技术应用是针对在错综复杂的环境条件下如何能有效及时获得可靠信息并对信息传播展开研究。以一些成本较低的微型的无线传感器节点在需要监测的区域范围内无线传感器网络，从而实现了以低成本付出而获得最大监测效益。无线传感器网络是由众多传感器节点组成，众多节点之间因应用了无线通信的技术从而保证了节点之间的相互通信。其中，处理能力、内存和通信能力的无线传感器节点的接收器节点是一般比普通的更强它负责连接无线传感器网络和互联网的外部网络，节点间以各种方式部署在监测的区域，自己组织成网并通过多跳的方式进行相互间的通信。通过与各种任务管理器的连接而构成一个具有管理处理能力的有关的网络。下图是典型的传感器网络的结构：
ZigBee技术成功的成功之处不在于技术其本身，而在于更好的结合了其它技术优点。例如在使用GPS时对一些室内的移动物不能正确定位时，可以利用基于ZigBee技术的无线传感器网络能够实现对移动物准确定位的技术，而进行对移动物的更精确的定位。
Key words:Wireless sensor networks; centroid algorithm; node localization; Matlab
一、绪论
1
随着微电子技术和无线通信技术的飞速发展和不断成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络孕育而生。自从20世纪90年代国际上开始对无线传感器网络的研究以来，其相关技术得到了飞速的发展。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够以协作的方式实时地监测、感知和采集网络区域内的各种对象的信息，并进行处理。这些信息通过自组织的多跳无线网络传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通.
经过对现有的无线传感器网络节点定位算法的资料查阅、对比分析，发现无线传感器网络节点定位在环境条件影响时会使节点精确度偏离实际，在对移动物体节点定位时不能准确的定位其出位置。本论文的研究意义在于对无线传感器网络节点技术的分析比较，提出一种更好更精确的一种技术。得以实现一种更实用更准确的应用技术，让无线传感器网络节点定位系统的应用不论在多么复杂的环境条件中都能做到更好的对静止物或移动物的快速精确定位。
wk.baidu.com无线传感器网络节点定位在众多科学研究领域都一直成为人们研究对象的热点。在经过对传感器网络质心定位算法定位时的研究分析中，我们可以得到该算法在进行定位时存在精度偏低的缺点。在对各算法进行分析后我们在本文中提出一种新型算法。这种算法其优点为计算简单、定位准确。相比传统的质心算法该算法的误差率降低了很多，对未知节点也可以实现更精确的定位，在原来的基础上更好的解决了无线传感器节点的定位问题。
【关键词】无线传感器网络；质心算法；节点定位；Matlab
Abstract:Wireless sensor network integrated sensor technology, MEMS technology, modern networking and wireless communications technologies, IT has become one of the hot areas of current research. Because of its self-organizing network, the inherent advantages of wide coverage and high fault tolerance and low cost network, build flexible, and convenient, making wireless sensor networks are widely used in military and civilian fields. Node positioning technology is a key enabling technology for wireless sensor network node itself correctly positioned to provide location information to monitor events premise. This paper studies the wireless sensor network node localization algorithm principle, classification and difficulties, analysis of the principle of different positioning algorithms and compare their advantages and disadvantages. Conduct for wireless sensor network node positioning system technology research, proposed a series of solutions to the problem of wireless sensor network node localization, combined with the practical needs of research and learning and research. Finally, the design and implementation of a wireless sensor network positioning application system based on Matlab simulation experiments.
学士学位论文
无线传感器网络节点定位算法的Matlab仿真
——质心算法的Matlab仿真
姓名：
学号：
院系：
专业：
通信工程
指导教师：
申请学位：
工学学士
二○一四年三月
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
在本设计当中是我们将其节点定位算法基于ZigBee这一种新兴的基于IEEE802.15的技术下，以相互结合优点而得到对节点定位技术在静止物或移动物进行定位时得到更可靠定位效果。ZigBee是在这几年中无线网络应用相当广泛而实用的条件下兴起的一种技术，给我们的生活改变了很多，促进了我们在与客观世界交流和利用起到了很大的作用。ZigBee技术技术在进行定位技术时提供了极大的帮助，且ZigBee技术成本低、功耗低的性能。在无线传感器网络中是独一无二的技术产品。无线定位在无线传感器网络中是最为重要的一种技术之一。在日益变迁的社会中的不断应用使人们知道了这项技术的重要性得到了更多的认可，从而使得更多的科研人员的重视。本文根据自己在查阅和调查中主要简单分析和比较几种常见定位技术的基础上,得出质心算法在运用时的优缺点，随之提出自己的观点，根据实验而设计出一种新的算法。在无线传感器网络定位算法—基于接收信号强度指示(RSSI)的应用上,提高了其定位准确度。
本文主要针对基于RSSI的定位算法的研究。以提高节点定位在定位时精确度为出发点，通过综合全面的对质心定位算法比较，发现其优缺点，而提出对一种新的混合算法。在一定的程度上提高质心定位算法在定位时的准确度，最后通过MATLAB进行仿真测试，得出定位算法的可行性。
主要的研究工作如下:
(1)主要研究无线传感器网络节点技术的原理、分类和难点，分析其原理并比较它们的优缺点节点的难度以及它们的优缺点。
ZigBee协议栈结构如图所示。
图 ZigBee协议栈结构图
ZigBee网络包含三种设备类型：协调器、路由器和终端设备。协调器是在网络构成中是第一设备，主要是在启动时对整个网络负责启动。路由器的主要功能中转终端设备，在运用中终端设备时因为是直接与这个传感器相连的，在工作中负责数据采集，因为有电源供电所以其可以有休眠状态。