無線傳感器網絡非測距定位算法研究

1、無線傳感器網絡非測距定位算法研究無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks,WSN)是近幾年計算機網絡領域研究的熱點 , 它是一種可以實現信息的綜合采集、信息的處理和信息的傳輸等功 能于一體的通信網絡信息系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以隨時采集各種數據和目標信息 , 從 而促進人與物理世界之間的信息交互 , 在國防軍用、工業(yè)制造和民用領域有著十 分廣闊的應用前景。而定位技術在無線傳感器網絡眾多的關鍵技術中扮演著一個重要的角色。 因 為沒有及時獲得準確的位置信息 , 傳感器節(jié)點所采集的再多數據都是沒有使用價 值的。也就是說,當某個事務被感應器所感測到時 ,就必須第一時間知道它所發(fā)生 的具

2、體地點。將定位技術劃分為基于測距的 (Range-Based) 定位和非測距 (Range-Free) 的定位是目前主流的劃分方式。基于測距的定位方法 , 通過額外的技術工具去獲得未知節(jié)點到信標節(jié)點之間 的距離, 從而直接計算未知節(jié)點所在位置 ; 非測距的定位方法那么依靠網絡中現有 的信息對未知節(jié)點進行估算定位。 前者的定位方法定位更加精確 , 但資源消耗大 , 所需本錢高 ; 后者的方法定位精度相對不高 , 但在本錢和能耗上極大優(yōu)于前者。目前非測距定位算法是國內外學者的研究熱點 , 所以本文將進一步對其進行 研究, 具體工作如下 : 簡述無線傳感器網絡定位技術的研究背景、 研究意義、研究 現

3、狀及相關概念。介紹幾種節(jié)點定位計算方法和非測距定位算法 , 詳細分析非測 距定位算法中凸規(guī)劃(Convex)算法和DV-Hop算法的誤差。的角度優(yōu)化凸規(guī)劃定位算法。該針對算法的不同應用場景 , 進而提出三種改進定位算法 :(1) 多通信半徑與RSSI(Received Signal Strength Indication) 算法首先使用多通信半徑進行屢次播送 ,縮小未知節(jié)點所在區(qū)域 ; 其次,再利用RSSI感測節(jié)點信號強度，繼續(xù)細化未知節(jié)點所在區(qū)域；最后通過多邊形的各頂點 角度值修正節(jié)點位置 , 從而確定最終定位結果。由于凸規(guī)劃定位算法的條件是需要部署較為密集的信標節(jié)點 , 因此這種改進 算法

4、一般適用于監(jiān)測區(qū)域范圍小、要求快速部署的場景使用。 (2) 多通信半徑與 角度值加權的DV-Hop改進定位算法。該算法首先使用多通信半徑修正節(jié)點之間的最小跳數 , 計算節(jié)點之間的路由 距離； 其次, 求取信標節(jié)點之間路由距離與實際距離的角度值 , 通過該角度值剔除 異常信標節(jié)點 ； 然后求取未知節(jié)點與信標節(jié)點之間的路由距離與通信半徑的角度 值； 最后使用角度值加權修正節(jié)點之間的平均跳距 , 采用極大似然法求取未知節(jié) 點的坐標。DV-Hop定位算法可在信標節(jié)點比例不高的情況下完成定位，但使用多通信半徑需要消耗一定的節(jié)點能量 , 因此這種改進算法一般適用于監(jiān)測區(qū)域空曠、 本錢投入較低、節(jié)點可重復利用的場景使用。(3)使用RSSI與蝙蝠優(yōu)化的DV-Hop改進定位算法。該算法首先使用 RSSI 距離轉換模型計算相鄰節(jié)點之間的距離 ,修正節(jié)點之間的最小跳數 ,進而計算節(jié) 點之間的路由距離 ；其次, 沿用角度值作為權值修正節(jié)點之間的平均跳距 ； 最后將 節(jié)點的定位問題轉化為非線性方程組的最小值求解問題 ,使用改進的蝙蝠算法來 求取未知節(jié)點的坐標。這種改進算法一般適用于監(jiān)測區(qū)域空曠、 本錢投入較低、 無