無(wú)線傳感網(wǎng)定位技術(shù)(編輯修改稿)
2025-02-08 13:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 無(wú)線射頻信號(hào)時(shí)，會(huì)同時(shí)打開超聲波信號(hào)接收機(jī)。根據(jù)兩種信號(hào)的到達(dá)時(shí)間間隔和各自的傳播速度，未知節(jié)點(diǎn)算出和該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離，然后通過比較到各個(gè)鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，選擇出離自身最近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，從該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)廣播的信息中取得自身的位置。 ? TDoA技術(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件的要求高，其對(duì)成本和功耗的要求使得該技術(shù)對(duì)低成本、低功耗的傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)然 TDoA技術(shù)的測(cè)距誤差小，具有較高精度。 節(jié)點(diǎn) 定位計(jì)算方法 ? 在傳感器節(jié)點(diǎn)定位過程中，未知節(jié)點(diǎn)在獲得對(duì)于鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，或獲得鄰近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)角度后，通常使用下列方法計(jì)算自己的坐標(biāo)。 ? （ 1）三邊測(cè)量法 ? （ 2）三角測(cè)量法 ? （ 3）極大似然估計(jì)法 （ 1）三邊測(cè)量法 ? 三邊測(cè)量法（ trilateration）如圖 64所示，已知 A、B、 C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為 (xa,ya)、 (xb,yb)、(xc,yc)，以及它們到未知節(jié)點(diǎn) D的距離分別為 da、 db、dc，假設(shè)節(jié)點(diǎn) D的坐標(biāo)為 (x,y)。那么存在下列公式： ???????????????????cccbbbaaadyyxxdyyxxdyyxx222222)()()()()()(BACD（ 1）三邊測(cè)量法 ??????????????????????????????????? ?2222222222221)(2)(2)(2)(2bccbcbaccacacbcbcacaddyyxxddyyxxyyxxyyxxyx可以得到點(diǎn) D的坐標(biāo)為 （ 2）三角測(cè)量法 ? 三角測(cè)量法 (triangulation)原理如圖 65所示，已知 A、 B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為 (xa,ya)、 (xb,yb)、 (xc,yc) ，節(jié)點(diǎn) D相對(duì)于節(jié)點(diǎn) A、 B、 C的角度分別為 ∠ ADB、 ∠ ADC 、 ∠ BDC ，假設(shè)節(jié)點(diǎn) D的坐標(biāo)為 (x,y)。 ? 對(duì)于節(jié)點(diǎn) A、 C和角 ∠ ADC ，如果弧段 AC在△ ABC內(nèi)，那么能夠惟一確定一個(gè)圓，設(shè)圓心為 O1(xo1,yo1)，半徑為 r1，那么角 α = ∠ AO1C=2 π 2 ∠ ADC ，并存在下列公式： ?????????????????????c o s22)()()()()()(2121221212112121rryyxxryyxxryyxxcacabObOaOaOBACDo 1（ 2）三角測(cè)量法 ?????????????????????c o s22)()()()()()(2121221212112121rryyxxryyxxryyxxcacabObOaOaOBACDo 1由上式能夠確定圓心點(diǎn)的坐標(biāo)和半徑。同理對(duì) A、 B、 ∠ ADB和 B、 C、 ∠ BDC分別確定相應(yīng)的圓心、半徑。最后利用三邊測(cè)量法，由三個(gè)圓心點(diǎn)及其半徑確定 D點(diǎn)坐標(biāo)。 （ 3）極大似然估計(jì)法 ? 極大似然估計(jì)法 (maximum likelihood estimation， MLE)如圖 ，己知 3等個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x1,y1)、 (x2,y2)、 … 、 (xn,yn)，它們到未知節(jié)點(diǎn)的距離分別為 d d … 、 dn，假設(shè)未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y)。 31nD2???????????????????222222222212121)()()()()()(nnn dyyxxdyyxxdyyxx?有公式： （ 3）極大似然估計(jì)法 bAAAX TT 1)(? ??解方程得： 其中： ??????????????? )(2)(2)(2)(21111nnnnnnyyxxyyxxA ??????????????????????????212221221212221221nnnnnnnnnddyyxxddyyxxb???????yxX四、與 距離無(wú)關(guān)的定位算法 ? 與距離無(wú)關(guān) 的定位技術(shù)不需要直接測(cè)量距離和角度信息。它不是通
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