無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及定位算法研究的中期報(bào)告

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及定位算法研究的中期報(bào)告本次研究的主要內(nèi)容為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）通信協(xié)議及定位算法。在前期的研究中，我們對WSN和定位算法的基本概念有了深入的了解，并確定了本次研究的具體方向。本中期報(bào)告主要介紹我們在研究中所取得的進(jìn)展及預(yù)期的研究結(jié)果。一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議研究進(jìn)展1.概述WSN通信協(xié)議是連接傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)。因此，對WSN通信協(xié)議的研究是本次研究的重點(diǎn)之一。目前，我們主要集中在以下兩個(gè)方面的研究：一是基于TCP/IP協(xié)議棧的WSN通信協(xié)議研究；二是基于Zigbee協(xié)議棧的WSN通信協(xié)議研究。2.基于TCP/IP協(xié)議棧的WSN通信協(xié)議研究我們主要基于6LoWPAN協(xié)議（IPv6overLowpowerWirelessPersonalAreaNetworks）來設(shè)計(jì)WSN通信協(xié)議。該協(xié)議是一種輕量級的IP協(xié)議棧，能夠?qū)Pv6數(shù)據(jù)包通過IEEE802.15.4協(xié)議傳輸?shù)降讓游锢韺?。我們將其與TCP/UDP協(xié)議結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)WSN節(jié)點(diǎn)之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸。3.基于Zigbee協(xié)議棧的WSN通信協(xié)議研究我們采用Zigbee協(xié)議棧來設(shè)計(jì)WSN通信協(xié)議，其中包括應(yīng)用層（applicationlayer）、網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)和物理層(physicallayer)。在應(yīng)用層，我們使用CoAP協(xié)議（ConstrainedApplicationProtocol），使傳感器節(jié)點(diǎn)能夠向上發(fā)送數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)層，我們運(yùn)用路由算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ谖锢韺?，我們使用IEEE802.15.4協(xié)議，提高節(jié)點(diǎn)之間通信的速度和可靠性。二、定位算法研究進(jìn)展1.概述WSN中的節(jié)點(diǎn)需要能夠確定自身的位置信息，以滿足許多應(yīng)用需求，如災(zāi)害檢測、資源監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測等。因此，本次研究的另一重點(diǎn)是WSN中的定位算法研究。目前，我們主要集中在以下兩個(gè)方面的研究：一是基于卡爾曼濾波的定位算法；二是基于多路徑信號傳輸?shù)亩ㄎ凰惴ā?.基于卡爾曼濾波的定位算法我們考慮將卡爾曼濾波應(yīng)用到WSN中的定位算法中。該算法可以通過對節(jié)點(diǎn)間距離的估計(jì)值和位置信息的先驗(yàn)值進(jìn)行協(xié)同濾波，可以有效降低誤差。我們在實(shí)驗(yàn)中對該算法進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明，該算法能夠有效提高節(jié)點(diǎn)的定位精度。3.基于多路徑信號傳輸?shù)亩ㄎ凰惴榱颂岣叨ㄎ坏木?，我們還考慮采用多路徑信號傳輸?shù)姆椒▉磉M(jìn)行定位。我們設(shè)計(jì)了一種利用節(jié)點(diǎn)之間的固定參考信號的方法，通過對多路徑信號進(jìn)行加權(quán)平均來估計(jì)節(jié)點(diǎn)位置。我們在實(shí)驗(yàn)中對該算法進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明，該算法具有較高的定位精度和可復(fù)用性。三、預(yù)期研究結(jié)果在WSN通信協(xié)議和定位算法的研究中，我們預(yù)期能夠獲得以下研究結(jié)果：1.基于TCP/IP協(xié)議棧的WSN通信協(xié)議和基于Zigbee協(xié)議棧的WSN通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并對比兩種協(xié)議的性能，為WSN領(lǐng)域的研究提供可靠的通信基礎(chǔ)。2.利用卡爾曼濾波和多路徑信號傳輸進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定位的研究，并仿真驗(yàn)證其定位精度和可行性，為WSN中的節(jié)點(diǎn)定位提供理論支持，將對WSN應(yīng)用場景的發(fā)展帶來積極的推