無線節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)ppt課件-資料下載頁
2025-11-29 04:39本頁面
【正文】 ?無需測距的定位技術(shù) —— DVHop定位算法 3） 利用三邊測量法計(jì)算自身位置 ?在未知節(jié)點(diǎn)獲得與 3個(gè)或 3個(gè)以上信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離后 ，執(zhí)行三邊測量定位 。 ?該算法只需要較少的信標(biāo)節(jié)點(diǎn) ， 計(jì)算和通信開銷適中 ， 不需要節(jié)點(diǎn)具備測距能力 ， 是一個(gè)可擴(kuò)展的算法 ，但是該算法對信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的密度要求較高 ， 對于各向同性的密集網(wǎng)絡(luò) ， 才可以得到合理的平均每跳距離 ， 從而能夠達(dá)到適當(dāng)?shù)亩ㄎ痪?。 ?無需測距的定位技術(shù) —— DVHop定位算法 ?將節(jié)點(diǎn)間點(diǎn)到點(diǎn)的通信連接視為節(jié)點(diǎn)位置的幾何約束 ， 把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型化為一個(gè)凸集 ， 從而將節(jié)點(diǎn)定位問題轉(zhuǎn)化為凸約束優(yōu)化問題 ， 然后使用線性矩陣不等式 、 半判定規(guī)劃或線性規(guī)劃方法得到一個(gè)全局優(yōu)化的解決方案 ，確定節(jié)點(diǎn)位置 。 同時(shí)也給出了一種計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)有可能存在的矩形空間的方法 。 ?無需測距的定位技術(shù) —— 凸優(yōu)化方法 第八章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù) ?無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身定位算法的性能對其可用性有直接的影響 ， 如何評價(jià)定位算法是一個(gè)需要研究的問題 。 可 從是否需要信標(biāo)節(jié)點(diǎn) 、 信標(biāo)節(jié)點(diǎn)布置方式 、 計(jì)算模式 、 定位原理和節(jié)點(diǎn)外加設(shè)備等角度對上述無須測距節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行了分析和比較 ， 如 下 表所示 。 ?無需測距的定位技術(shù) —— 分析比較 剛性體理論概述 剛性，即在不考慮物質(zhì)特性的理想條件下任何兩個(gè)連接點(diǎn)之間的歐氏距離不隨其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的特性。普通剛性理論是一種定義在光滑軌道上的運(yùn)動(dòng)特性。當(dāng)圖沿著光滑軌道 運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn) qi(t)和 qj(t)間的歐氏距離不隨時(shí)間函數(shù)變化 ， 則qi(t)和 qj(t)具有普通剛性特性 。 用數(shù)學(xué)描述 ， 即當(dāng)幾何圖沿著軌道 q([0, ∞])做剛性運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 則任意時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)集 qi(t)和 qj(t)是全等的 。 可用數(shù)學(xué)公式表示為 ( ) 0q ??Rq式中， R(q)是一個(gè) m n型的矩陣，稱為剛體矩陣。 ?協(xié)作定位技術(shù) 定理 1：在二維的平面空間中 ， 圖形 G=(v,L)擁有 n個(gè)頂點(diǎn) ， 如果 L（ L為圖形的邊集 ） 存在一個(gè)有 2n－ 3條邊的子集 E， 且對任意一個(gè)非空邊集 E39。中有 n39。個(gè)頂點(diǎn)且 E39。中元素?cái)?shù)量不超過 2n39。?3， 那么圖形 G=(V,L)在二維平面空間中具有普通剛性 。 定理 2：在一個(gè)二維平面空間中圖 G內(nèi)包含 n≥4個(gè)定點(diǎn) ， 如果圖 G中某個(gè)點(diǎn)具有3連接 （ 3Connected） 結(jié)構(gòu)且該圖形是冗余剛性的 ， 那么圖 G就是全局剛性結(jié)構(gòu) 。 ?協(xié)作定位技術(shù) 協(xié)作體的定義 ?將剛性理論引入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)渲惺菬o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于協(xié)作模式節(jié)點(diǎn)定位的第一步 ， 用圖形結(jié)構(gòu)的方式描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。 ?定義 1：在網(wǎng)絡(luò)圖形 GN=(V,EN)中 ， 存在節(jié)點(diǎn) u和 v∈ G(V)， R(u,v)或 R(v,u)表示節(jié)點(diǎn) u和 v之間的幾何距離 ， 設(shè) r是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的最大無限傳輸距離 ，當(dāng) R(u,v)r時(shí) ， u和 v之間可以無線連通 ， 則稱 u和 v為直接相鄰節(jié)點(diǎn)或鄰居節(jié)點(diǎn) 。 ?定理 3[22]：在二維空間的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) N中的節(jié)點(diǎn)以隨機(jī)的形式分布 ，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在 m≥3個(gè)非共線導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn) ， 且網(wǎng)絡(luò) N所對應(yīng)的結(jié)構(gòu) GN=(V,EN)是全局剛性 ， 則網(wǎng)絡(luò) N中的節(jié)點(diǎn)可以被定位 。 ?協(xié)作定位技術(shù) 定義 2：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一組連通的節(jié)點(diǎn) C組成的局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?N39。， 若 N’中所對應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接特性及導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn)的物理位置的約束可以唯一確定 N39。中位置節(jié)點(diǎn)的位置信息 ， 那么 ， 稱局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?N39。為定位協(xié)作體 定義 3： （ 單元定位協(xié)作體 ） 對某一定為協(xié)作體 ， 若不存在定位協(xié)作體 滿足 ， 則稱定位協(xié)作體 Lu為單元定位協(xié)作體 。 包含 n（ n=1,2,3） 個(gè)兩兩相連的未知節(jié)點(diǎn)及 m（ m=3） 個(gè)導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn) ， 且不含任何冗余邊的 LCS成為最簡單的定位協(xié)作體或最簡定位協(xié)作體 ， 如圖 。 sL ??suLL??協(xié)作定位技術(shù) 定理 4： 設(shè) L1和 L2為兩個(gè)定位協(xié)作體 ， 它們所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)集分別為 V1和 V2， 且 兩個(gè)集合沒有共同元素 ， 若存在一個(gè)導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn) v1b∈ L1及 v2b∈ L3且 v1b與 L2中未知節(jié)點(diǎn)的連接度為 1， 去掉導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn) v1b和 v2b， 并合并 v1b和 v2b與未知節(jié)點(diǎn)的連接形成新的連接 lb， 使 L1和 L2合并構(gòu)建成新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) L， 則 L為定位協(xié)作體 ， 如圖所示 。 定理 5：設(shè)一個(gè)定位協(xié)作體 L， 將 L中的所有節(jié)點(diǎn)看做導(dǎo)標(biāo)節(jié)點(diǎn) ， 若 m個(gè)不屬于 L的位置節(jié)點(diǎn)組成的集合 Su與 L中的部分或全部節(jié)點(diǎn)元素構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢孕纬尚碌亩ㄎ粎f(xié)作體 ， 則位置節(jié)點(diǎn)集 Su∪ L所形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為定位協(xié)作體 。 ?協(xié)作定位技術(shù)
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