無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式移動節(jié)點定位算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)作為一種全新的信息獲取和處理平臺,廣泛應(yīng)用在環(huán)境惡劣、不可到達(dá)領(lǐng)域,實現(xiàn)監(jiān)測與跟蹤任務(wù)。在這些應(yīng)用中,節(jié)點位置的確定扮演著重要角色,因此,對WSN節(jié)點自身定位的研究具有非常重要的實用價值。本文在分析基于測距技術(shù)的WSN定位算法和無需測距技術(shù)的WSN定位算法基礎(chǔ)上,重點對基于測距技術(shù)的移動WSN節(jié)點定位算法進(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)和算法的性能評價標(biāo)準(zhǔn)和分類方法,并詳細(xì)分析和討論了近年來該領(lǐng)域具有代表性的算法。 其次,考慮WSN中的節(jié)點隨機均勻部署在野外二維特定應(yīng)用環(huán)境,信標(biāo)節(jié)點固定,未知節(jié)點采用隨機漫步模型,提出了一種到主信標(biāo)節(jié)點信號強度差定位算法(SSDLB)與運動預(yù)測定位算法(MPL)相結(jié)合的基于分布式的高覆蓋率移動WSN節(jié)點定位算法。在定位過程中,信標(biāo)節(jié)點周期性地向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送報文,未知節(jié)點在定位時刻接收鄰居信標(biāo)節(jié)點發(fā)送的報文,然后根據(jù)未知節(jié)

3、點的鄰居信標(biāo)節(jié)點的個數(shù)(N)采用不同的定位方法：當(dāng)N>3和N=3且不共線情形,采用SSDLB定位算法；當(dāng)N<3和N=3且共線情形,利用節(jié)點的移動性,采用MPL定位算法。這不僅避免了傳統(tǒng)RSSI定位算法把信號強度值轉(zhuǎn)化成距離再進(jìn)行定位所帶來的計算誤差與計算開銷,同時大大提高了節(jié)點定位精度和覆蓋率。為了進(jìn)一步提高節(jié)點定位精度,在SSDLB定位算法中選擇信號強度值最大所對應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點作為主信標(biāo)節(jié)點；在MPL定位算法中采用牛頓二維插值來計算未知

4、節(jié)點在前一時刻的運動方向及速度,使得當(dāng)前時刻未知節(jié)點位置預(yù)測更精確。 最后,通過Matlab對本文定位算法進(jìn)行了一系列的仿真實驗,驗證算法的合理性并分析了各種因素對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,并隨著定位時間的推移,定位覆蓋率可以達(dá)到100％,同時大大減少了通信開銷與計算開銷,在一定程度上節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)成本,與傳統(tǒng)的RSSI算法