無線傳感網(wǎng)定位技術-資料下載頁
2025-01-12 13:24本頁面
【正文】 p s ??iD? （ 3）利用三邊測量法或極大似然估計法計算自身位置 ? 未知節(jié)點利用第二階段中記錄的每個信標節(jié)點的跳段距離，利用三邊測量法或極大似然估計法計算自身坐標。 ? 如圖 68給出了 DVHop算法示例。經(jīng)過第一階段和第二階段，能夠計算出信標節(jié)點 L L L3間的實際距離和跳數(shù)，那么信標節(jié)點 L2計算的每跳平均距離為d=(40+75)/(2+5)=。假設未知節(jié)點 A從 L2獲得每跳平均距離，則節(jié)點與三個信標節(jié)點之間的距離分別為：3d， 2d， 3d，最后利用三邊測量法計算出節(jié)點的坐標。 40mL2L1L3A75m1 0 0 m3. DVDISTANCE算法 ? DVDistance算法類似于 DVHop算法，它們之間的區(qū)別就在于 DVHop算法是通過節(jié)點的平均每跳距離和跳數(shù)算出節(jié)點間的距離，而 DVDistance算法是通過節(jié)點間使用射頻通信來測量出節(jié)點間的距離，即利用 RSSI來測量節(jié)點間的距離，然后再應用三角測量法計算出節(jié)點的位置。 ? 與 DVHop算法相比較， DVDistance算法對傳感器節(jié)點的功能要求比較低，不要求節(jié)點能夠儲存網(wǎng)絡中各個節(jié)點的位置信息，同時還較大幅度地減少了節(jié)點間的通信量，也就降低了節(jié)點工作的能源消耗。不足之處在于，因為它直接測量節(jié)點間的距離，這樣對距離的敏感性要求較高，尤其對測距的誤差很敏感，因此算法的誤差較大。 （ 1） ? 近似三角形內(nèi)點測試法（ approximate pointin triangulation test， APIT）， ? 首先確定多個包含未知節(jié)點的三角形區(qū)域，這些三角形區(qū)域的交集是一個多邊形，它確定了更小的包含未知節(jié)點的區(qū)域；然后計算這個多邊形區(qū)域的質(zhì)心，并將質(zhì)心作為未知節(jié)點的位置。 （ 2） ? 未知節(jié)點首先收集其鄰近信標節(jié)點的信息，然后從這些信標節(jié)點組成的集合中任意選取三個信標節(jié)點。假設集合中有 n個元素，那么共有 C3n種不同的選取方法，確定 C3n個不同的三角形，逐一測試未知節(jié)點是否位于每個三角形內(nèi)部，直到窮盡所有種組合或達到定位所需精度；最后計算包含目標節(jié)點所有三角形的重疊區(qū)域，將重疊區(qū)域的質(zhì)心作為未知節(jié)點的位置。如圖課本 P112頁 69所示，陰影部分區(qū)域是包含未知節(jié)點的所有三角形的重疊區(qū)域，黑點指示的質(zhì)心位置作為未知節(jié)點的位置。 (2) ? APIT算法的理論基礎是最佳三角形內(nèi)點測試法（ perfect pointin triangulation test， PIT）， PIT測試原理如下圖所示，假如存在一個方向。節(jié)點沿著這個方向移動會同時遠離或接近頂點 A、 B、 C，那么節(jié)點 M位于 ABC外；否則，節(jié)點 M位三角形 ABC內(nèi)。 ACBMABCM (3) ? 在傳感網(wǎng)中，信標節(jié)點通常是靜止的。為了在靜態(tài)的環(huán)境中觀察三角形內(nèi)點測試，提出了近似的三角形內(nèi)點測試法：假如在節(jié)點的所有鄰居節(jié)點里，相對于節(jié)點沒有同時遠離或靠近三個信標節(jié)點 A、 B、 C，那么節(jié)點 M在三角形 ABC內(nèi)；否則，節(jié)點 M在三角形 ABC外。 (4) ? APIT定位具體步驟： ? （ 1）收集信息：未知節(jié)點收集鄰近信標節(jié)點的信息，如位置、標識號、接收到的信號強度等，鄰居節(jié)點之間交換各自接收到的信標節(jié)點的倍息； ? （ 2） APIT測試：測試未知節(jié)點是否在不同的信標節(jié)點組合成的三角形內(nèi)部； ? （ 3）計算重疊區(qū)域：統(tǒng)計包含未知節(jié)點的三角形，計算所有三角形的重疊區(qū)域； ? （ 4）計算未知節(jié)點位置：計算重疊區(qū)域的質(zhì)心位置，作為未知節(jié)點的位置。 (5) ? 在無線信號傳播模式不規(guī)則和傳感器節(jié)點隨機部署的情況下， APIT算法的定位精度高，性能穩(wěn)定，但 APIT測試對網(wǎng)絡的連通性提出了較高的要求。相對于計算簡單的質(zhì)心定位算法， APIT算法精度高，對信標節(jié)點的分布要求低。 返回 總結(jié) ? 基于距離的定位機制是通過測量相鄰節(jié)點間的實際距離或方位來計算未知節(jié)點的值。通常采用測距、定位和修正等步驟。 ? 基于距離的定位分為基于 ToA、 TDoA、 AoA以及 RSSI的定位等。 ? 基于距離的定位機制通過實際測量節(jié)點間的距離或角度，通常定位精度相對較高，但對節(jié)點的硬件也提出了很高的要求，定位過程中消耗的能量相對多。 ? 距離無關的定位機制無需實際測量節(jié)點間的絕對距離或方位就能夠計算未知節(jié)點的位置，目前主要有質(zhì)心算法、 DVHop算法、APIT算法等。 ? 距離無關的定位機制無需測量節(jié)點間的絕對距離或方位，對節(jié)點硬件的要求較低，使得節(jié)點成本更適合于大規(guī)模的傳感網(wǎng)。 ? 距離無關的定位機制定位性能受外界環(huán)境的影響小，定位誤差相應較大，但定位精度能夠滿足多數(shù)傳感網(wǎng)使用的要求，是目前重點關注的定位機制。 ? The End
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