無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)作為一種全新的信息獲取和處理平臺(tái),廣泛應(yīng)用在環(huán)境惡劣、不可到達(dá)領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與跟蹤任務(wù)。在這些應(yīng)用中,節(jié)點(diǎn)位置的確定扮演著重要角色,因此,對(duì)WSN節(jié)點(diǎn)自身定位的研究具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。本文在分析基于測(cè)距技術(shù)的WSN定位算法和無(wú)需測(cè)距技術(shù)的WSN定位算法基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)基于測(cè)距技術(shù)的移動(dòng)WSN節(jié)點(diǎn)定位算法進(jìn)行了研究。 首先,在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本文綜述了WSN定位技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,介紹了WSN

2、定位系統(tǒng)和算法的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和分類(lèi)方法,并詳細(xì)分析和討論了近年來(lái)該領(lǐng)域具有代表性的算法。 其次,考慮WSN中的節(jié)點(diǎn)隨機(jī)均勻部署在野外二維特定應(yīng)用環(huán)境,信標(biāo)節(jié)點(diǎn)固定,未知節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)漫步模型,提出了一種到主信標(biāo)節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度差定位算法(SSDLB)與運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)定位算法(MPL)相結(jié)合的基于分布式的高覆蓋率移動(dòng)WSN節(jié)點(diǎn)定位算法。在定位過(guò)程中,信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性地向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送報(bào)文,未知節(jié)點(diǎn)在定位時(shí)刻接收鄰居信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文,然后根據(jù)未知節(jié)

3、點(diǎn)的鄰居信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)(N)采用不同的定位方法：當(dāng)N>3和N=3且不共線(xiàn)情形,采用SSDLB定位算法；當(dāng)N<3和N=3且共線(xiàn)情形,利用節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性,采用MPL定位算法。這不僅避免了傳統(tǒng)RSSI定位算法把信號(hào)強(qiáng)度值轉(zhuǎn)化成距離再進(jìn)行定位所帶來(lái)的計(jì)算誤差與計(jì)算開(kāi)銷(xiāo),同時(shí)大大提高了節(jié)點(diǎn)定位精度和覆蓋率。為了進(jìn)一步提高節(jié)點(diǎn)定位精度,在SSDLB定位算法中選擇信號(hào)強(qiáng)度值最大所對(duì)應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)作為主信標(biāo)節(jié)點(diǎn)；在MPL定位算法中采用牛頓二維插值來(lái)計(jì)算未知

4、節(jié)點(diǎn)在前一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向及速度,使得當(dāng)前時(shí)刻未知節(jié)點(diǎn)位置預(yù)測(cè)更精確。 最后,通過(guò)Matlab對(duì)本文定位算法進(jìn)行了一系列的仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證算法的合理性并分析了各種因素對(duì)算法定位性能的影響。仿真結(jié)果表明本文定位算法在不需要增加額外硬件設(shè)備,在較低的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)密度的條件下,能夠達(dá)到較高的定位精度和定位覆蓋率,并隨著定位時(shí)間的推移,定位覆蓋率可以達(dá)到100％,同時(shí)大大減少了通信開(kāi)銷(xiāo)與計(jì)算開(kāi)銷(xiāo),在一定程度上節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)成本,與傳統(tǒng)的RSSI算法