基于APIT定位算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)誤差修正與空間擴(kuò)展研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是IT領(lǐng)域目前研究的熱點(diǎn)之一,它是傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)與無線通信等技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物,是繼互聯(lián)網(wǎng)之后得新一代網(wǎng)絡(luò),如果說互聯(lián)網(wǎng)為人們提供了快捷的信息交流平臺(tái),那么傳感器網(wǎng)絡(luò)則直觀、高效的反映了最真實(shí)的客觀世界,一個(gè)完整的信息成分通常包含事件的位置的信息,所以作為傳感器系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一的節(jié)點(diǎn)定位問題也是研究的重點(diǎn)部分。
　　 由于傳感器節(jié)點(diǎn)是微型的嵌入式系統(tǒng),因此定位算法的設(shè)計(jì)受到體積,功耗,成本等制約,本課題在闡述

2、了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)體系、自身特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景基礎(chǔ)上,對(duì)目前作為傳感器網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)之一的定位技術(shù)進(jìn)行了深入分析,簡(jiǎn)要介紹了節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),各種定位算法的主要思路。
　　 本文在已有的算法中,著重研究了非測(cè)距定位算法中的APIT算法,該定位機(jī)制具有簡(jiǎn)單實(shí)用,效率高,精度好,通信開銷低的優(yōu)點(diǎn),但保證算法順利執(zhí)行的條件是在網(wǎng)絡(luò)中需要部署有較高密度的信標(biāo)節(jié)點(diǎn),這樣可以保證組建足夠多的三角形完成節(jié)點(diǎn)的位置估算,如果不滿足以上情況,

3、容易出現(xiàn)In-To-Out Error與Out-To-In Error兩種誤判,并且網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋到邊緣節(jié)點(diǎn),易造成邊緣節(jié)點(diǎn)無法定位;另外該算法只能用于二維平面,在實(shí)際的應(yīng)用過程中,無法滿足空間定位的需要。為此本文根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)具備自適應(yīng)的特點(diǎn),通過使節(jié)點(diǎn)自動(dòng)判斷網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,分別提出了網(wǎng)絡(luò)連通度在稀疏、密集兩種條件下的改進(jìn)方法,其一,在節(jié)點(diǎn)稀疏情況下采用D-APIT算法,該方法利用相鄰節(jié)點(diǎn),完成不符合原有算法條件節(jié)點(diǎn)的定位,增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋率;

4、二,在節(jié)點(diǎn)密集情況下采用H-APIT算法,利用增加方向矢量比較法減少誤判。此外針對(duì)原有算法進(jìn)行空間的擴(kuò)展,在原有在二維平面內(nèi)基于三角形測(cè)試的基礎(chǔ)上提出了三維平面的GT-APIT算法,利用網(wǎng)格篩選方法找到定位目標(biāo)。
　　 文章最后通過在MATLAB軟件對(duì)以上改進(jìn)算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),采用定量分析法,通過逐步改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)得出改進(jìn)算法與傳統(tǒng)算法的對(duì)比圖。結(jié)果表明,改進(jìn)算法有效地減少了原有算法的兩種誤判,并使原有不可定位的節(jié)點(diǎn)也可以利用該算