基于RSSI的无线传感器网络节点定位算法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

作为一种分布式信息处理技术以及无线通信技术的新兴网络技术，无线传感器网络目前已广泛应用于各种领域，在这些应用中，控制终端在对节点采集的数据进行分析时，需要参考节点的位置信息，如：在国防军事中，监控中心可以根据节点采集的数据判断入侵者的具体位置以及人数等信息，发生地震后，救援人员可以根据节点信息判断失踪人员的位置，此时节点的位置信息是人们做出相应决策的重要依据。因此传感器节点的位置信息是无线传感器网络大部分应用的基础，不包含节点位置信息的数据是毫无意义的，因此，准确获取节点的位置信息，无论是对无线传感器网络的应用，还是对其网络本身都具有十分重要的意义。

然而实际应用中，大部分监测区域不仅地处偏远，而且其面积通常都比较大，采用人工部署传感器节点的方式不仅效率低而且网络的可扩展性也很差，且在如空间探索等应用领域中，根本不可能采取这种方式部署节点，因此就需要对算法进行改进，尽量取长补短，以下就是节点定位算法的分析。

目前的节点定位算法大致可以分为基于测距的定位算法以及基于无需测距的定位算法两类，前者是通过一定的技术手段来获得节点之间的距离或者相对角度信息后，再通过三角测量法、三边测量法或极大似然估计法等来估计节点的位置坐标；后者则是根据网络的连通性来实现节点的定位。在国外，有代表性的算法，其中在基于测距定位算法中，有到达时间的测距机制（toa算法）但其对硬件要求严格难以实现，而tdoa算法弥补了缺陷，但其增加了成本，而基于接收信号强度指示（rssi）机制，成本低，但其受环境影响大，导致定位精度不稳定。而在无需测距的定位算法中有质心算法，要求网络中的锚节点均匀分布且其分布密度比较高；dv-hop算法，仅在各向同性的密集网络中计算出的平均每跳距离值的准确度才比较高；凸规划定位算法, 要求锚节点部署在网络的边缘，否则估算出的节点位置会向网络中心偏移; spa 算法, 但当网络中的节点数目比较大时，算法的通信开销将非常大，且存在误差累计; apit算法，该算法要求节点之间具有很好的连通性；国内也取得一定的成果，四边测距定位算法，一定程度上提高了算法的定位精度，但存在容易删除部分有效数据的缺点；距离加权质心算法，该算法的计算量以及通信开销都比较小，但距离测量值的准确度易受到 rssi值波动性的影响；mds与三边定位结合的多点相对定位算法，但算法计算时间长，计算负担大；等弧三边形算法，提高了定位精度，而且合理控制结点成本；自适应三边定位算法，抑制了由测量值的随机波动性造成的定位误差，提高了鲁棒性。目前对无线传感器网络定位算法的研究已取得了一定的成果，但仍存在一些亟待解决的问题，主要包括：缺乏低成本、高精度的定位算法；算法所需的通信开销比较大；对大规模无线传感器网络中的节点进行定位时，存在误差累积的问题。

2. 研究的基本内容与方案

学习三角形质心，三边测量法，极大似然法等基本的定位算法，了解国内外有关rssi算法的研究；学习并掌握基本的matlab编程方法；设计实现基于matlab的rssi不同算法，并对相关算法进行仿真测试，进行误差分析；对比不同的算法仿真实验结果，并得出结论。

⑵技术方案及措施

首先从整体上对定位算法进行简要的论述，阐述基于测距定位算法中常用的测距技术以及计算节点位置坐标的方法，给出常见的评价定位算法性能的指标，分析几种不同的模型，对其进行对比分析，选取合适的模型。

3. 研究计划与安排

第1-3周 完成题目调研，完成文献阅读，进行相关资料的收集，完成文献综述以及开题报告撰写；

第4-6周 学习基本的算法知识及matlab基础软件平台；

第7-11周 完成rssi相关算法的matlab实现；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]倪云峰,石小红.rssi的室内人员卡尔曼滤波定位算法[j].西安科技大学学报,2020,40(01):167-172.