Повышение точности локализации узлов в беспроводной сенсорной сети
Объектом исследования является беспроводная сенсорная сеть (БСС). Цель работы – разработка метода повышения точности локализации узлов в БСС. В процессе исследования проводились: исследования существующих методов локализации узлов в беспроводной сенсорной сети, разработка улучшенного метода на основании метода DV-Hop, разработка программного обеспечение локализации узлов в БСС, экспериментальные исследования методов локализации. В результате исследования был создан метода локализации узлов в БСС с улучшенным показателем точности.
С.
Введение 15
1 Методы локализации узлов в беспроводной сенсорной сети 17
1.1 Централизованные и распределенные методы 18
1.2 Схемы с использованием диапазона передачи (Range-Base) и без
использования диапазона передачи (Range-Free) 19
1.3 Методы триангуляции, трилатерации и мультилатерации 20
1.4 Метод определения угла приема AoA (Angle of Arrival) 25
1.5 Метод измерения расстояния по мощности радиосигнала RSSI (Received
Signal Strength Indication) 28
1.6 Метод измерения расстояния по времени прихода сигнала ТoA (Time of
Arrival) 29
1.7 Метод измерения расстояния по разнице во времени прибытия сигнала
TDoA (Time Difference of Arrival) 30
1.8 Метод определения приблизительной точки триангуляции APIT
(Approximate Point-In-Triangulation) 33
1.9 Метод центроида 37
1.10 Метод многомерного шкалирования MDS-Map (Multidimensional Scaling-
Map) 38
1.11 Метод определения расстояния путем измерения количество прыжков Dv-
Hop (Distance Vector-Hop) 40
1.12 Метод измерения расстояния между соседними узлами Dv- Distance
(Distance Vector- Distance) 41
1.13 Сравнение методов локализации 42
2 Разработка метода повышения точности локализации сенсорных узлов 45
2.1 Метод Dv-Hop (Distance Vector – Hop) 45
2.2 Повышение точности расчета среднего размера прыжка 48
2.3 Определение местоположения неизвестных узлов с использованием
гиперболического алгоритма 50
3 Численные экспериментальные исследования метода повышения точности
локализации узлов сенсорной сети 52
3.1 Разработка программного обеспечения 52
3.2 Экспериментальное исследование методов локализации 57
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 62
4.1 Организация и планирование ОКР (НИР) работ 62
4.1.1 Определение продолжительности этапов работ 64
4.1.2 Разработка графика проведения научного исследования 65
4.1.3 Разработка графика проведения научного исследования 67
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 69
4.2.1 Расчет затрат на материалы 70
4.2.2 Расчет заработной платы 71
4.2.3 Расчет затрат на социальный налог 72
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 72
4.2.5 Расчет амортизационных расходов 74
4.2.6 Расчет расходов, учитываемых непосредственно на основе платежных
(расчетных) документов (кроме суточных) 74
4.2.7 Расчет прочих расходов 75
4.2.8 Расчет общей себестоимости разработки 75
4.2.9 Расчет прибыли 76
4.2.10 Расчет НДС 76
4.2.11 Цена разработки ОКР (НИР) 76
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 76
5 Социальная Ответственность 77
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 77
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 77
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 78
5.2 Производственная безопасность 80
5.2.1 Превышение уровня электромагнитных излучений 81
5.2.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 82
5.2.3 Превышение уровня шума 85
5.2.4 Отклонение показателей микроклимата 88
5.3 Экологическая безопасность 90
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 91
5.5 Выводы по разделу «социальная ответственность» 92
Заключение 94
Список использованных источников 95
Приложение А (справочное) Improving the accuracy of localization of nodes in a
wireless sensor network 98
Приложение Б (обязательное) Блок-диаграмма определения местоположения
сенсорных узлов 114
Приложение В (обязательное) схема расположения неизвестных узлов n 116
С развитием сенсорной техники были введены маломощные и недорогие
беспроводные датчики, а затем появились беспроводные сенсорные сети (БСС).
БСС могут быть применены во многих областях, таких как военное дело,
торговля, медицина, мониторинг окружающей среды, и стали новым
направлением исследований в области компьютерных и коммуникационных
технологий.
Многие приложения БСС основаны на самопозиционировании датчиков,
таких как наблюдение за полем боя, мониторинг окружающей среды,
отслеживание внутренних пользователей и т.п., которые зависят от знания
местоположения сенсорных узлов. Из-за ограничений в размерах, мощности и
стоимости сенсорных узлов исследование эффективных методов определения
местоположения, удовлетворяющих базовому требованию точности для БСС,
сталкивается с новыми проблемами, а именно, с проблемой локализации, т.е.
определением местоположения узлов в БСС.
Для предоставления информации о местоположении каждого узла было
предложено множество алгоритмов локализации. Однако, предложенные
методы оказались не столько точны, как предполагалось.
Целью данной магистерской диссертации является разработка метода
повышения точности локализации узлов в БСС.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнение
следующих задач:
– исследование существующих методов локализации узлов в
беспроводных сенсорных сетях;
– разработка алгоритма для повышения точности метода
локализации;
– разработка программного обеспечение локализации узлов в БСС;
– экспериментальные исследования методов локализации.
В первом разделе рассмотрены методы локализации узлов в
беспроводных сенсорных сетях.
Во втором разделе описана модель локализации DV-Hop и улучшенный
алгоритм локализации сенсоров беспроводной сенсорной сети на основе метода
DV-Hop.
В третьем разделе представлено описание процесса разработки
программного обеспечения и экспериментальное исследование методов
локализации.
Четвертая глава дает технико-экономическое обоснование работы с
целью определения и анализа трудовых и денежных затрат, направленных на
реализацию проекта.
В пятой главе рассматривается описание рабочей зоны,
предназначенной для выполнения магистерской диссертации: требования к
организации рабочих мест, возможным выбросам, а также правовые вопросы
обеспечения охраны труда и пожарной безопасности.
В работе приведены заключение, список использованных источников.
1 Методы локализации узлов в беспроводной сенсорной сети
В ходе выполнения магистерской диссертации:
исследованы различные методы локализации узлов в беспроводной
сенсорной сети;
предложен метод повышения точности локализации узлов в
беспроводной сенсорной сети на базе метода DV-Hop;
разработана программное обеспечение для проведения
вычислительных экспериментов и проверки работоспособности разработанного
метода;
проведены экспериментальные исследования и сравнительный
анализ метода DV-Hop и разработанного метода;
доказана работоспособность предложенного в работе метода.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.4 (93 отзыва)
5 (8 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
4.9 (343 отзыва)
5 (21 отзыв)
4.8 (9 отзывов)
5 (49 отзывов)
5 (18 отзывов)
