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第1章 绪论1

1.1 课题的背景和意义1

1.2 无线传感器网络概述2

1.2.1 无线传感器网络的特点2

1.2.2 无线传感器网络的关键技术4

1.2.3 无线传感器网络的应用5

1.3 国内外研究现状7

1.3.1 无线传感器网络的研究现状7

1.3.2 能耗均衡路由的研究现状8

1.3.3 非视距定位的研究现状9

1.4 主要研究内容和章节安排10

1.4.1 主要研究内容10

1.4.2 章节安排11

第2章 基于分环策略的能耗均衡路由协议研究13

2.1 无线传感器网络路由协议概述13

2.1.1 无线传感器网络路由协议的特点13

2.1.2 无线传感器网络路由协议的分类14

2.2 模型建立18

2.2.1 节点能耗模型18

2.2.2 网络模型20

2.2.3 网络寿命21

2.3 基于分环策略的能耗均衡路由算法21

2.3.1 分环策略的设计22

2.3.2 环间能耗平衡算法24

2.3.3 环内能耗均衡路由算法26

2.3.4 仿真实验及结果分析27

2.4 本章小结31

第3章 具有位置误差的能耗均衡地理路由协议研究32

3.1 地理路由协议32

3.1.1 地理信息在路由中的应用形式32

3.1.2 几种典型的地理路由算法33

3.2 位置误差对地理路由的影响与分析37

3.2.1 位置误差模型37

3.2.2 位置误差对地理路由的影响38

3.2.3 传输失败与反向传输的概率分析39

3.3 具有位置误差的能耗均衡地理路由算法41

3.3.1 期望距离的推导43

3.3.2 期望角度的推导44

3.3.3 节点剩余能量与权重优化46

3.3.4 仿真实验及结果分析47

3.4 本章小结52

第4章 无线传感器网络定位算法分析53

4.1 无线传感器网络定位概述53

4.2 无线传感器网络定位算法分析54

4.2.1 RSSI算法54

4.2.2 TOA/TDOA算法55

4.2.3 AOA算法55

4.2.4 质心算法56

4.2.5 凸规划算法56

4.2.6 SPA算法57

4.2.7 APIT算法58

4.2.8 APS算法59

4.2.9 Amorphous算法59

4.3 面向灾难救援的传感器网络定位技术60

4.3.1 灾难救援领域无线传感器网络研究60

4.3.2 基于无线传感器网络的目标定位61

4.4 本章小结62

第5章 无线传感器网络多源定位算法研究63

5.1 多源定位算法研究现状63

5.2 基于禁忌搜索的多源定位研究64

5.2.1 多源模型的建立64

5.2.2 极大似然定位估计64

5.2.3 集中式算法66

5.3 仿真结果与分析68

5.4 本章小结70

第6章 基于二元传感器网络多源定位研究72

6.1 二元传感器网络多源定位算法研究现状72

6.2 基于Neyman-Pearson准则的多源探测模型73

6.2.1 理想的二元传感器探测模型73

6.2.2 基于误判率的多源概率探测模型74

6.3 基于Fisher准则的传感器分类76

6.4 多源WSNAP定位算法78

6.4.1 CE算法78

6.4.2 AP算法78

6.4.3 WSNAP算法78

6.5 仿真结果与分析79

6.6 应用实例与分析84

6.6.1 数据来源84

6.6.2 结论与分析84

6.7 本章小结86

第7章 基于RSSI的室内定位算法研究88

7.1 基于RSSI的室内定位算法研究现状88

7.2 定位系统及算法设计89

7.2.1 定位系统的构成89

7.2.2 定位算法设计91

7.3 滤波算法与目标位置参数估计92

7.3.1 循环加权递推平均滤波92

7.3.2 多项式拟合的参数估计94

7.3.3 极大似然估计95

7.4 室内目标定位实验与分析97

7.5 本章小结98

第8章 基于误差先验知识的非视距定位方法研究100

8.1 无线传感器网络定位算法概述100

8.1.1 定位的概念及基本术语100

8.1.2 与距离相关的定位算法101

8.1.3 与距离无关的定位算法105

8.2 NLOS误差对定位精度的影响与抑制107

8.2.1 定位精度标准107

8.2.2 NLOS误差对定位精度的影响108

8.2.3 NLOS误差抑制方法109

8.3 基于误差先验知识的NLOS移动节点定位算法110

8.3.1 测量模型110

8.3.2 NLOS误差鉴别与校正算法111

8.3.3 移动节点定位114

8.3.4 仿真实验及结果分析115

8.4 本章小结119

第9章 基于平行滤波的非视距定位方法研究121

9.1 滤波算法121

9.1.1 卡尔曼滤波121

9.1.2 无迹卡尔曼滤波123

9.1.3 粒子滤波126

9.2 马尔可夫过程的LOS/NLOS转换模型设计127

9.2.1 马尔可夫过程127

9.2.2 LOS/NLOS转换模型设计130

9.3 基于平行卡尔曼滤波的NLOS移动节点定位算法131

9.3.1 测量模型131

9.3.2 平行卡尔曼滤波算法132

9.3.3 移动节点定位134

9.3.4 仿真实验及结果分析135

9.4 本章小结139

第10章 基于非参数法的非视距定位方法研究及定位系统设计140

10.1 NLOS环境下的非参数定位140

10.2 基于非参数法的NLOS移动节点定位算法141

10.2.1 初始位置的估计141

10.2.2 LOS测量值鉴别算法142

10.2.3 仿真实验及结果分析145

10.3 基于TOA测距的定位系统设计149

10.3.1 CSS测距原理149

10.3.2 节点硬件设计150

10.3.3 节点软件设计154

10.3.4 系统性能测试156

10.4 本章小结158

第11章 总结与展望159

参考文献161