無線傳感網(wǎng)定位技術(shù)(參考版)
2025-01-15 13:24本頁面
【正文】 ? The End 。 ? 距離無關(guān)的定位機(jī)制無需測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的絕對(duì)距離或方位，對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件的要求較低，使得節(jié)點(diǎn)成本更適合于大規(guī)模的傳感網(wǎng)。 ? 基于距離的定位機(jī)制通過實(shí)際測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離或角度，通常定位精度相對(duì)較高，但對(duì)節(jié)點(diǎn)的硬件也提出了很高的要求，定位過程中消耗的能量相對(duì)多。通常采用測(cè)距、定位和修正等步驟。相對(duì)于計(jì)算簡(jiǎn)單的質(zhì)心定位算法， APIT算法精度高，對(duì)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的分布要求低。 (4) ? APIT定位具體步驟： ? （ 1）收集信息：未知節(jié)點(diǎn)收集鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信息，如位置、標(biāo)識(shí)號(hào)、接收到的信號(hào)強(qiáng)度等，鄰居節(jié)點(diǎn)之間交換各自接收到的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的倍息； ? （ 2） APIT測(cè)試：測(cè)試未知節(jié)點(diǎn)是否在不同的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組合成的三角形內(nèi)部； ? （ 3）計(jì)算重疊區(qū)域：統(tǒng)計(jì)包含未知節(jié)點(diǎn)的三角形，計(jì)算所有三角形的重疊區(qū)域； ? （ 4）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)位置：計(jì)算重疊區(qū)域的質(zhì)心位置，作為未知節(jié)點(diǎn)的位置。 ACBMABCM (3) ? 在傳感網(wǎng)中，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)通常是靜止的。 (2) ? APIT算法的理論基礎(chǔ)是最佳三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法（ perfect pointin triangulation test， PIT）， PIT測(cè)試原理如下圖所示，假如存在一個(gè)方向。假設(shè)集合中有 n個(gè)元素，那么共有 C3n種不同的選取方法，確定 C3n個(gè)不同的三角形，逐一測(cè)試未知節(jié)點(diǎn)是否位于每個(gè)三角形內(nèi)部，直到窮盡所有種組合或達(dá)到定位所需精度；最后計(jì)算包含目標(biāo)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的位置。 （ 1） ? 近似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法（ approximate pointin triangulation test， APIT）， ? 首先確定多個(gè)包含未知節(jié)點(diǎn)的三角形區(qū)域，這些三角形區(qū)域的交集是一個(gè)多邊形，它確定了更小的包含未知節(jié)點(diǎn)的區(qū)域；然后計(jì)算這個(gè)多邊形區(qū)域的質(zhì)心，并將質(zhì)心作為未知節(jié)點(diǎn)的位置。 ? 與 DVHop算法相比較， DVDistance算法對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的功能要求比較低，不要求節(jié)點(diǎn)能夠儲(chǔ)存網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，同時(shí)還較大幅度地減少了節(jié)點(diǎn)間的通信量，也就降低了節(jié)點(diǎn)工作的能源消耗。假設(shè)未知節(jié)點(diǎn) A從 L2獲得每跳平均距離，則節(jié)點(diǎn)與三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離分別為：3d， 2d， 3d，最后利用三邊測(cè)量法計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。 ? 如圖 68給出了 DVHop算法示例。未知節(jié)點(diǎn)接收到平均值每跳距離后，根據(jù)記錄的跳數(shù)，計(jì)算到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離。 ????????ijjijjijii hyyxx 22 )()(H o p S i z e? 然后，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)將計(jì)算的每跳平均距離用帶有生存期字段的分組廣播到網(wǎng)絡(luò)中，未知節(jié)點(diǎn)僅記錄接收到的每一跳平均距離，并轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居節(jié)點(diǎn)。 A1121111 1111111 1122222222222222222222222333 333333333333333333333333333333333334444444444444444444444444444444444圖 67 信標(biāo)節(jié)點(diǎn)廣播分組傳播過程圖示 ? （ 2）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際跳數(shù)距離 每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)第一個(gè)階段記錄的其他信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和相距跳數(shù)，利用式 估算平均跳數(shù)的實(shí)際平均距離值。通過這種方法，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)能夠記錄下到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)。接收節(jié)點(diǎn)記錄具有到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)，忽略來自同一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最大跳數(shù)的分組。 ? 在距離向量定位機(jī)制中，未知節(jié)點(diǎn)首先計(jì)算與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)，然后估算平均跳數(shù)的距離，利用最小跳數(shù)乘以平均每跳距離，得到未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的估計(jì)距離，再利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。 質(zhì)心定位算法雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、通信開銷小，但僅能實(shí)現(xiàn)粗精度定位，并且需要信標(biāo)節(jié)點(diǎn)具有較高的密度，各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)部署的位置也對(duì)定位效果有影響。 在傳感網(wǎng)的質(zhì)心定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性地向鄰近節(jié)點(diǎn)廣播分組信息，該信息包含了信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)和位置。假設(shè)多邊形頂點(diǎn)位置的坐標(biāo)向量表示為 ，則這個(gè)多邊形的質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算方法如下。 ? 距離無關(guān)的定位算法主要有質(zhì)心算法、 DVHop算法、Amorphous算法、 APIT算法等。 目前主要有兩類距離無關(guān)的定位方法： ? 一類是先
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