【正文】 基于這個模型，距離估算為： 第二章 傳感器網(wǎng)絡(luò)常用節(jié)點定位算法相關(guān)研究 15n dPdrpdd 10 ))0()((0~ 10 ??? （ ） 總的來說，僅依靠 RSSI 方法的定位系統(tǒng)，應(yīng)用在實時系統(tǒng)定位時非常方便。收發(fā)器之間各種各樣的阻礙影響能量的損失，從而直接影響接收器 接收 信號的對數(shù)分布 [37]。因為信號強度和距離之間并不是簡單的線性關(guān)系，因此，線性模型和理論模型之間還有一定的誤差。最常用的 RSSI 有三種：最優(yōu)模型、線性模型和理論模型。（ ）式是由（ ），（ ），（ ）聯(lián)合而得的，表明在當前發(fā)射功率下，發(fā)送到最遠的距離處，接收到的最大 RSSI 值，若超過該值的一定范圍，認為節(jié)點間通信不合理，丟棄該數(shù)據(jù)包。 CC2420 工作頻帶在 ，采用的是 OQPSK 調(diào)制方式，數(shù)據(jù) 速率在 250kbit/s，具有較高的抗干擾能力。 基于信號強度（ RSSI）定位 RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收到的信號強度指示器，是一種利用信號衰減推測距離的測距技術(shù) [36]。同理對 A， B， ? ADB 和 B，C， ? BDC 分別確定相應(yīng)的圓心 ? ?222 ,ooO x y 、半徑 r圓心 ? ?333 ,ooO x y 和半徑 r3。有些文章提出了以區(qū)域的質(zhì)點作為節(jié)點的位置，這種方法也不好，節(jié)點定位的誤差會隨著相交區(qū)域的增大而大大地提高。 三邊測量 定位 法 三邊測量法是通過 RSSI 值得出未知節(jié)點到 3 個 信標 的距離，通過這 3 個距離值計算出未知節(jié)點的位置。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 常用的定位方式的實現(xiàn) 極大似然估計法 傳感器網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點定位 系統(tǒng)中節(jié)點有可能和多于 3 個的不同 信標 相連。 為了解決基于信標節(jié)點的定位算法對信標節(jié)點的密度的依賴，近年來許多學者進行了移動信標節(jié)點定位算法的研究，通過在引入移動信標節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中按預(yù)定軌跡漫游并廣播 自己的位置分組在構(gòu)成虛擬信標節(jié)點，可以大大減少信標節(jié)點的投入。在給定一個未知坐標的節(jié)點集合和一種節(jié)點可以估測它到其鄰居節(jié)點距離機制的條件下，通過局部節(jié)點間的通信決定每個節(jié)點的位置坐標。然后相鄰的節(jié)點域依靠兩個域的共同邊際節(jié)點的相關(guān)坐標信息，以主節(jié)點ID 較小的局部坐標系為參照，進行相鄰局部坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換， 直至建立 一個全局坐標系。 SDGPSN 算法在 SPA 算法的基礎(chǔ)上，提出了基于聚類的定位思想。典 型的無 信標節(jié) 點 的 定位算法包含 SPA[30] 、 SDGPS[31] 、 AFL[32] 等定位算法。 基于信標定位算法的優(yōu)點 相對定位通常是以網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點為參考 ， 建立整個網(wǎng)絡(luò)的相對坐標系統(tǒng) 。文章分別從嵌入式硬件平臺的硬件設(shè)計，移動節(jié)點定位算法，以及定位系統(tǒng)的程序設(shè)計與實現(xiàn)三方面來對該系統(tǒng)進行研究。為了實驗方便， 節(jié)點集成了 DS18B20 溫度傳感器， TSL2561光強度傳感器。匯聚節(jié)點的處理器采用 ARM9 S3C2410，它還包括 GPRS 模塊，無線射頻模塊，網(wǎng)絡(luò)接口等，它的功能主要是接收附近所有傳感器節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并且通過 Inter 或者 GPRS 模塊上傳到上層監(jiān)控軟件 。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于信標節(jié)點的定位算法 相關(guān)工作 基于信標節(jié)點的定位算法在研究集中在移動信標的選擇、移動路徑 、定位計算方法及 移動 節(jié) 點的研究。 第 5 章 在 OMNeT++仿真平臺上進行 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 算法的仿真 ， 設(shè)計 移動信標 節(jié)點的模型和移動模型，并 通過 仿真 論證 優(yōu)化路徑對 定位 算法的影響 。通過對國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進行探討，確立傳感器網(wǎng)絡(luò)定位 算法 的研究的方向 。 并 研究移動信標的動態(tài)選擇算法來選擇能獲得最大計算精度的廣東工業(yè)大學碩士學位論文 6 移動信標節(jié)點進行定位計算 。 而國外有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通狀況來進行路徑規(guī)劃的動態(tài)算法 ，文獻 [28] 提出幾條最優(yōu)路徑的選擇原則 ，本文主要進行動態(tài)路徑優(yōu)化研究。故研究信標的移動路徑規(guī)劃，使 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點以最小的代價獲得足夠多用于自身定位的信息 成為一個重要的研究內(nèi)容 。引入移動 信標 的優(yōu)勢是即使只有一個 信標 也可以實現(xiàn)對未知節(jié)點的定位。其定位的主要思想是：當移動 信標 在定位區(qū)域內(nèi)移動時，移動到若干個新位置，立即在該位置補充一個普通節(jié)點。它可以在移動的過程中實時獲得其當前的位置信息。而質(zhì)心定位算法及廣東工業(yè)大學碩士學位論文 4 DVHop 定位算法因為無需測距有著更多的優(yōu)勢也得到更多的研究。而信標節(jié)點的造價數(shù)倍甚至十幾倍于普通節(jié)點，所以其定位成本較高。因此如何提高這種免測距定位算法的精度也成為了一個研究的熱點方向。文獻 [20] 提到利用移動參考節(jié)點和 RSSI(接收信號強度指示 )方法對未知節(jié)點進行定位，但是在現(xiàn)實環(huán)境中，溫度、障礙物、傳播模式等條件往往都是變化的，使得 RSSI 技術(shù)在實際應(yīng)用中仍然存在困難。 國內(nèi)外學者對定位問題進行了大量研究，提出了幾種比較典型的定位算法第一章 緒 論 3 [17] 。 動態(tài)算法的研究是最近興起的一個熱點，理論還不完善，有別于靜態(tài)算法所涉及的都是固定節(jié)點，其主要是討論對傳感網(wǎng)中移動節(jié)點定位的方法 [14] ，包括待測節(jié)點的運動和信標節(jié)點的運動。 Rangebased 算法能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，但由于需要在節(jié)點中加入 GPS 或其它附加的測距的硬件設(shè)備，在實際應(yīng)用中所需的成本較高。對于 WSN 來說，人工廣東工業(yè)大學碩士學位論文 2 部署或為所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點配置 GPS 裝置都會受到成本、功耗、拓展性等問題的限制，因此，尋求 WSN 自身定位機制成為許多研究機構(gòu)和學者共同探討的問題 [4] 。 此外，在設(shè)計路由協(xié)議時利用 節(jié)點位置信息還可以提高路由效率，為網(wǎng)絡(luò)提供命名空間，向 網(wǎng)絡(luò) 部署者報告網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負載均衡以及網(wǎng)絡(luò)拓撲的自配置 [4] 。 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在部署時往往是不可控制的，比如在大型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常將節(jié)點撒播在很廣的區(qū)域里，網(wǎng)絡(luò)中大部分的節(jié)點的位置是未知的，事先不能確定，但無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大多數(shù)應(yīng)用都需要知道網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的位置信息，才可能獲取到網(wǎng)絡(luò)中事件的發(fā)生位置和信息來源位置 。 關(guān)鍵詞： 無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)； 移動 信標 ； 優(yōu)化路徑 ； OMNeT++； 智能節(jié)點 ABSTRACT IIIABSTRACT Wireless sensor node localization is one of the key technologies for wireless sensor works. It’s the foundation of most wireless sensor work applications, such as: target surveillance and tracking, routing and other location information acquiring, all of these need to know the location information of the nodes. So we need more effective localization algorithm to reduce the cost and increase the precision. In response, the paper research the nodes localization algorithm for wireless sensor work base on mobile beacon with optimal path. This algorithm can achieve high efficiency of positioning nodes. We introduced mobile beacon node into DVHop localization algorithm, and study the dynamic beacon node selection algorithm and moving path optimal algorithm. These major works are: 1. Summarizes mon rangefree localization algorithm and the algorithms base on beacon, study the positioning mechanism of localization algorithms base on beacon. 2. Improving DVHop localization algorithm based on mobile beacon, the algorithm use a mobile beacon node to move in the work according to a predetermined path and broadcast it’s location information that create virtual beacons. We study the weighted average hop distance algorithm and the dynamic beacon node selection algorithm to reduce localization costs and plexity of distribution works and improve accuracy and efficiency of node localization. 3. Combined with the improved DVHop localization algorithm based on mobile beacon, we proposed mobile beacon path planning method for wireless sensor works. Graph theory is introduced into the mobile path planning。 本文的 主 要完成的工作 有： 分析 歸納常用的 無需測距的定位算法和基于信標的定位算法，研究基于信標的定位算法的定位機制 ，研究利用移動信標的信息來進行定位計算 。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的 大多數(shù)領(lǐng)域 , 如：目標監(jiān) 測與跟蹤、路由 位置信息的獲取 等 ，都需要知道節(jié)點的位置信息 。 為此我們需要研究更為有效的定位算法，降低定位成本，提高定位精度。 提出基于 移動 信標 改進的 DVHop 定位算法 ， 該算法在 DVHop 定位算法的基礎(chǔ)上，利用一個移動的信標節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中按預(yù)定的路徑移動并不斷的廣播自己的位置信息，形成多個虛擬信標， 研究平均跳距離的加權(quán)算法和信標節(jié)點的動態(tài)選擇算法， 降低定位的成本和布網(wǎng)的復(fù)雜度 ， 提高 節(jié)點定位 的精度和效率。 by acquiring connectivity conditions of the work we optimize the path of mobile beacon. These make increase of positioning accuracy of positioning algorithm and reduce munication costs, improve efficiency of the algorithm. Finally, we simulate mobile beacon base localization algorithm in OMNeT + + 廣東工業(yè)大學碩士學位論文 IV simulation environment by modeling mobile intelligent nodes and ordinary nodes in the work. The work putes the unknown node’s location through the positioning process of munication and data processing. The simulation results show that the algorithm base on mobile beacon with optimal path not only improves the positioning accuracy but also reduce the munication overhead of locatingm, these improve the efficiency of wireless sensor nodes localization. Key words: WSN； Mobile anchor； Optimal path； OMNeT++； Smart node 目 錄 V 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................