在传感器网络中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要，事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所包含的重要信息，没有位置信息的监测消息往往毫无意义对于这些问题，传感器节点必须首先知道自身的地理位置信息，这是进一步采取措施和做出决策的基础。
定位信息除用做报告事件发生的地点外，还具有下列用途目标跟踪实时监视目标的行动路线，预测目标的前进轨迹;协助路由，为网络提供命名空间，如直接用节点位置信息进行数据传递的地理路由一协议，避免信息在整个网络中的扩散，并可以实现定向的信息查询；
进行网络管理，利用传感器节点传回的位置信息构建网络拓扑图，并实时统计网络覆盖隋况，对节点密度低的区域及时采取必要的措施，实现网络负载均衡以及网络拓扑的自配置，等等。因此在传感器网络中，传感器节点的精确、快速定位对各种应用有着重要的作用。
WSN在国防军事、环境监控、灾害预测等多个领域被广泛运用。在WSN中，若有某几个节点被蓄谋攻击致使不能使用，这将不可能使网络整体瘫痪。如果我们认为互联网组建了虚拟世界，使人们的通讯方式发生了变化，则WSN便融合了虚拟世界与现实世界，这无疑使人和自然的交流发生了变化。这会让我们现在的生活发生翻天覆地的变化。
一般情况下，我们会认为采用GPSGlobal Positioning System来确定节点的坐标。但在WSN中，并不完全适合使用GPS进行定位，具体理由如下首先，传感器sensor节点[2]使用电池供电2节五号电池，其能量受限，并不能及时更换电池来维持能量。因为GPS消耗能量特别大，所以不适合给每个传感器节点都配置能耗较大的GPS设备。其次，WSN的工作环境特别复杂，不能一定使接收仪器与卫星之间可以无阻碍的进行通讯。在没有阻碍物的情况下，GPS设备才能够正常工作。再次，传感器节点的体积较小，然而GPS设备增大了传感器节点的体积，不符合WSN中传感器节点小的特性。最后，WSN中的传感器节点被大量分布在监测围，数量达到了几千乃至上万个。用GPS定位使得成本增大，不符合WSN的价格低廉性。
由于监测是一个长期与漫长的过程，一般情况下，监测围的环境都比较恶劣，监测人员不容易抵达这些区域，故不能及时给传感器节点补充能量。又因传感器节点具有以下特性能量受限、通讯能力受限、密集且随机分布，故节省能耗和效率高是实现WSN节点定位技术需要考虑的第一因素。考虑到传感器节点在能量、体积、环境、价格等方面的一些要素，可知GPS不完全适用于WSN。这就要求我们必须设计出适合在WSN中使用的节点定位算法。
1.2 国外研究现状 国际上比较有代表性和影响力的无线传感网络实用和研发项目有遥控战场传感器系统[2]（Remote Battlefield Sensor System，简称REMBASS --伦巴斯）、网络中心战[2]（NCW）及灵巧传感器网络[2]（SSW）、智能尘[2]（smart dust）、Intel Mote、Smart-Its项目、行为习性监控[2]（Habitat Monitoring）项目等。尤其是今年最新试制成功的低成本美军“狼群”地面无线传感器网络标志着电子战领域战术的最新突破。俄亥俄州正在开发“沙地直线”（A Line in the Sand）无线传感器网络系统。这个系统能够散射电子网（tripwires）到任何地方。民用方面，美日等发达国家在对该技术不断研发的基础上在多领域进行了应用。
对于国的研究现状。清华大学、中国科技大学、大学、华中科技大学、天津大学、南开大学、北京邮电大学、东北大学、西北工业大学、西南交通大学、理工大学和上海交通大学等单位纷纷开展了有关无线传感器网络方面的基础研究工作。一些企业如中兴通讯公司等单位也加入无线传感器网络研究的行列。但是我国的关于无线传感器网络的研究仍旧处于起步阶段。
1.3 研究前景 WSN是新出现的传感器网络，它的发展与运用给人们生活与生产中不同领域都产生了有意义的影响。无基本设备支撑的无线自组织网，其具有以下特性多跳、自组织与可重构。这类网络的拓扑结构与信道环境都会因节点走动而动态变换。它能够为普通领域的运用与国防军事领域的运用迅速搭设通讯环境。
未来移动通讯网[3]不仅能使数据进行传递，而且还要求在无专用通讯基本设备的情况下，应该具备以下特性自适应能力与生存能力。因此，WSN与自组织网，能够对其发展起到促进作用。小型传感器节点具备感知、计算与通讯能力，在监测围撒播的这些传感器节点构成了WSN。任意一个传感器节点至少装一类感知器声、红外线或磁感应器等。监测围的所有传感器节点之间，都通过特定协议进行传递与获取数据，最终定位并跟踪对象。通讯、嵌入式与传感器这3项技术的逐渐成熟，使得WSN快速发展。这使得学者与专业研究人员高度重视WSN。在国防军事、环境监控、医疗护理等众多领域，WSN都被广泛运用。
在WSN中，获取位置是其监测对象的重要任务，知道事件准确发生地是整个监测活动的重要环节。传感器节点一般被随机撒播在监测围，例如它们被撒播在监测生态环境、火灾现场等场所，这些传感器节点并不清楚自己的位置，故要求传感器节点一旦被分布，就应该可以快速自定位。除了这些描述，定位技术还具有别的功能网络管理、改善路由、目标跟踪等。
对于网络管理，获取的传感器节点数据被用来构造拓扑结构图，为了及时知道网络的涵盖围，使得节点不太多的地方可以快速采取相应挽救措施。节点坐标数据还有一个特别功能，就是用来辅助实现路由。在知道任意一个节点与其周边节点的坐标后，网络才可以达到改善路由的目的。优化路由的好处是改善系统的性能、安全性与节约电量。
因此，在WSN的任何一类运用中，准确定位传感器节点起着举足轻重的作用。准确定位是WSN运用的基础，是其支撑技术。可以看出，WSN节点定位技术的运用前景相当好。
1.4 论文主要研究容和结构 本研究旨在设计与实现一种高效、鲁棒性[4]好、代价小的无线传感器网络节点定位算法，使之适应于一些复杂环境下的定位需要。
由于传感器网络部署完成之后，我们要面临的首要问题就是无线传感器网络目标节点的定位。所以可知，定位技术是WSN的一项重要支撑技术。本文研究了基于测距和无需测距的定位算法，并总结了这类算法的优劣势。其中重点研究与分析了己有的DV-HOP[5]算法及其改进和基于多维标度定位算法的定位原理。针对DV-HOP算法固有的一些不足，提出了一种改进方案。
对于本论文重点研究的DV-HOP定位算法，重点研究了以下容计算出用RSSI测量的距离值与每跳距离和的均值，然后利用该均值与实际距离的差值，得到总距离与平均每跳的距离误差校正值。用MIN-MAX[5]与加权最小二乘法的混合定位法替换了三边测量法。该算法不仅降低了平均定位误差、提高了节点的定位覆盖率，同时还减少了计算代价。
本文的主要容安排如下 第一章首先简单介绍了论文的选题背景和国外研究现状，之后，简要说明了此课题的国外研究现状和存在的问题。最后是介绍了论文的主要研究容和论文结构。
第二章主要介绍无线传感器网络相关背景知识。阐包括无线传感器网络的基本概念及其体系结构；
分析了无线传感器网络不同于传统网络的一些自身特点。
第三章根据WSN的特点介绍了WSN的体系结构和特征；
然后重点研究了基于测距技术的定位算法分析和与距离有关、与距离无关的定位算法分析。
第四章重点对DV-HOP的改进。重点研究了以下容计算出用RSSI[5]测量的距离值与每跳距离和的均值，然后利用该均值与实际距离的差值，得到总距离与平均每跳的距离误差校正值。用MIN-MAX与加权最小二乘法的混合定位法替换了三边测量法。该算法不仅降低了平均定位误差、提高了节点的定位覆盖率，同时还减少了计算代价。同时对DV-Hop算法进行了MATLAB仿真结果分析，得出结论，给出最佳方案。
最后是参考文献、致谢、附录。
1.5 本章小结 本章首先简单介绍了无线传感器网络的起源和研究进展状况，之后，简要分析了节点定位技术对无线传感器网络的意义并详细描述了定位技术的国外研究趋势和研究热点。最后简要描述了本文的组织结构和容安排。
.专业.专注. 第2章 无线传感器网络 2.1 无线传感器网络的体系结构 2.1.1 无线传感器网络结构 图2-1表示了无线传感器网络的体系结构。WSN由以下几个部分组成传感器节点sensor node、网关[12]或汇聚节点sink node、互联网或通讯卫星、任务管理节点。
图2-1 无线传感器网络体系结构 在WSN中，人们通过飞机撒播或手动分布等方式，把许多传感器节点随意撒播在监控区域（sensor field）中或者周边，这些传感器节点自组织组建了网络。传感器节点把感知信息通过除它之外的传感器节点进行传递，在逐跳传递时，其它很多节点也许会处理这些感知信息比如数据融合等，感知数据凭借多跳路由的方式抵达汇聚节点。它们最终借助卫星或Internet到管理节点。监测人员通过任务管理节点配置与管理WSN，发布监测任务及获取监测数据。
一般情况下，传感器节点是一类很小的嵌入式系统。因为电池给传感器节点提供电量，所以传感器节点的计算、储蓄与通讯能力都不太强。节点的通讯长度较短，通常只与周边节点交换数据，它借助多跳路由来传递这些容。故从网络用途的角度来考虑，所有传感器节点都具备普通网络节点的2个功能终端与路由。所有传感器节点不只需要获取与处理信息，还需保存、管理与融合其它节点传输来的信息。它们共同合作来实现一系列功能。
与普通节点相比，汇聚节点具有相对强的计算、储蓄与通讯能力。它实现了WSN与外部网络的互连，能够使2个协议栈间的通讯协议相互转变，并且广播管理节点的感知容，最后监测到的信息被传递给互联网。汇聚节点不仅能是无通讯功能的网关仪器，而且同样能是含多用途的传感器节点。
2.1.2 传感器节点结构 运用需求不一样，使得传感器节点的结构也不完全一样。但通常情况下，传感器节点都包含以下4个模块传感器模块、处理器模块、无线通讯模块与能量供应模块。
传感器节点结构[14]的示意图如图2-2所示 图2-2 传感器节点结构 传感器模块的作用是，获取监控围中的数据与转换这些容。它的类型通常取决于被监控信号的种类。
处理器模块的作用是，操作所有的传感器节点，保存与处理自己获取的信息与除它之外的节点传递给它的信息。处理器一般会采用嵌入式CPU。
无线通讯模块的作用是，能够使传感器节点与除它之外的传感器节点取得联系通讯，并互换操作的数据、获取并发送监测信息。长度短、能耗小的无线通讯仪器构成了无线通讯模块。
能量供应模块的作用是，供给传感器节点运行时总共要的电量。在一般情况下，使用特别小的电池为其供应电量。
2.2 无线传感器网络的特征 2.2.1 无线传感器网络的特点 无线传感器网络主要包含以下特征 1传感器节点数量大、密度高，用空间位置寻址 为了确保网络的生存周期，WSN中可能会有数以千计的传感器节点。因为传感器节点量多且密集，所以网络中任意2个节点间进行一对一通讯一般不会被支持。又因为每个节点不能被唯一识别，故不需要用Internet的IP来寻址。监测人员不关注数据来源于哪一个节点，但它们关注数据所在的具体坐标