1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是隨著微機電技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無線通信技術(shù)以及分布式信息處理技術(shù)等的發(fā)展建立起來的分布式信息感知與處理系統(tǒng)，在軍事、醫(yī)療、商業(yè)以及環(huán)境保護等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具有感知、計算和通信能力的無線傳感器節(jié)點組成。在其各種各樣的應(yīng)用研究中，節(jié)點定位與網(wǎng)絡(luò)覆蓋是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的兩個主要支撐技術(shù)。節(jié)點定位是實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)眾多應(yīng)用的前提，其定位精度是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性

2、能指標(biāo)之一；而網(wǎng)絡(luò)覆蓋則決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所能提供的服務(wù)范圍，也在很大程度上影響了網(wǎng)絡(luò)的成本和各種具體應(yīng)用的性能，是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時必須要考慮的首要問題。 本文主要針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位與網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)進行深入的研究與探討。在節(jié)點定位技術(shù)方面，分別研究了基于距離的定位算法，距離無關(guān)的定位算法以及遞增式定位算法；在網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)方面，分別對靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋與動態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋進行了研究。 本文的主要工作可以歸納如下： 1.基

3、于距離的定位算法與距離無關(guān)的定位算法研究1)研究了基于距離的定位算法，提出基于UWB的TOA測距方法。UWB信號具有信號帶寬大、測距精度高的特點，但在節(jié)點定位應(yīng)用中，UWB直達信號難以精確檢測。本文提出通過對首次到達信號時間和最強信號時間進行加權(quán)來得到直達信號到達時間，并采用模糊邏輯技術(shù)計算加權(quán)系數(shù)。實測數(shù)據(jù)仿真試驗表明，基于UWB的定位技術(shù)可極大地提高定位精度。 2)研究了距離無關(guān)的定位算法，并對其中的典型DV-Hop算法提出

4、了改進。DV-Hop算法本身是一種傳統(tǒng)的距離無關(guān)定位算法，在各向同性的密集網(wǎng)絡(luò)中，DV-Hop可以得到比較合理的定位精度。然而，在隨機分布的網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點定位誤差較大。本文根據(jù)DV-Hop算法定位過程，在平均每跳距離估計、未知節(jié)點到各參考節(jié)點之間距離的計算和節(jié)點位置估計方法等3個方面進行了改進，分析和仿真了不同改進措施和綜合改進的定位性能。這些改進有效的提高了傳感器節(jié)點的定位精度，且無需增加網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的通訊開銷與硬件復(fù)雜度。 2.

5、遞增式定位算法研究1)在對遞增式定位算法進行詳細分析的基礎(chǔ)上，指出了遞增式定位算法存在的累積誤差和無效節(jié)點問題。 2)在對累積誤差特點進行分析的基礎(chǔ)上，提出將未知節(jié)點與其參考節(jié)點中定位精度較高的節(jié)點間的距離作為約束條件來減少定位過程中的累積誤差。仿真結(jié)果表明，本文方法能夠顯著減小傳感器節(jié)點定位過程中的傳播誤差，提高節(jié)點定位精度，改善了方法的適用性。 3)分析了無效節(jié)點的存在特征并對其進行分類，提出利用運動目標(biāo)的位置信息以及無效節(jié)

6、點與已知節(jié)點的連接信息對無效節(jié)點進行定位，顯著提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對目標(biāo)的跟蹤性能。 3.網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)研究1)研究了靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提出了新的網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)覆蓋與動態(tài)覆蓋方式。在業(yè)已開展的網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)覆蓋研究中，網(wǎng)絡(luò)1-覆蓋得到深入研究。本文針對網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)覆蓋中的確定性覆蓋和隨機性覆蓋，分別提出了新的傳感器節(jié)點部署策略和調(diào)整傳感器節(jié)點感知半徑的方式，實現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的k(≥3)-覆蓋。針對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)覆蓋，提出了能量有效的本地節(jié)點選擇方案，節(jié)