無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究方案和實(shí)現(xiàn)(參考版)
2025-05-13 12:07本頁(yè)面
【正文】 閱讀和學(xué)習(xí)是一種非常好的習(xí)慣，堅(jiān)持下去，讓我們共同進(jìn)步。您好，歡迎您閱讀我的文章，本W(wǎng)ORD文檔可編輯修改，也可以直接打印。閱讀過后，希望您提出保貴的意見或建議。2007.[6] 馮硯毫. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[D].重慶大學(xué),2011.[7] Guan Weiguo,Deng Zhongliang,Ge Yuetao,et location fingerprinting algorithm based on RSSI statistic parameters matching estimate[J].Key Engineering Materials,2011(6)： 480 481．[8] Heurtefeux K，Valois RSSI a good choice for localization in wireless sensor network[C].2012 IEEE 26th International Conference on Advanced Information Networking and ：[]，2012：732 739．[9] Diego Francisco Larios,Julio Barbancho,Francisco Javier Molina,Carlos Le243。本文對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基本定位原理、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和介紹. 目前研究的各類定位算法都是在綜合權(quán)衡能耗、 成本和精度等因素的基礎(chǔ)上提出來(lái)的, 其計(jì)算量、 精度等方面也存在較大差別, 適合的應(yīng)用范圍也各不相同. 因此, 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中定位方法的應(yīng)用需要針對(duì)不同的場(chǎng)合, 綜合考慮節(jié)點(diǎn)的規(guī)模、成本及系統(tǒng)對(duì)定位精度等要求來(lái)設(shè)計(jì)和選擇. 同時(shí), 對(duì)于具有分布式、 低復(fù)雜性、 高精度、 通用性等特點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法還有待進(jìn)一步深入研究.參考文獻(xiàn)[1] 程海軍. 基于RSSI的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法改進(jìn)研究[D]. 重慶理工大學(xué), 2013.[2] [J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量, 2012, 01：3841. [3] [D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2011. 窗體頂端窗體底端[4] 國(guó)海濤. 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué),2014.[5] 汪煬。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為智能系統(tǒng)提供周圍環(huán)境的上下文相關(guān)信息，在許多情況下，若節(jié)點(diǎn)本身不能獲取到關(guān)于位置的信息，則本身已經(jīng)失去了其使用價(jià)值。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型通信技術(shù)，它基于嵌入式設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線信息的傳輸，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有價(jià)值的技術(shù)之一。綜上所述，現(xiàn)有常用的三維空間定位算法，大都在能量消耗、硬件成本和定位精度上做了折中，由于三維空間定位中環(huán)境更加復(fù)雜，現(xiàn)在沒有更加普遍適合各種環(huán)境的算法出現(xiàn)。 Ou算法原理示意圖如圖所示，S點(diǎn)為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，虛線代表飛行錨節(jié)點(diǎn)所穿過的路徑，當(dāng)節(jié)飛行錨節(jié)點(diǎn)處于A和B兩點(diǎn)之間時(shí)，目標(biāo)點(diǎn)S可以收到飛行錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的距離信息。 Ou算法Ou算法類似于Landscape3D算法，需要在網(wǎng)絡(luò)中部署有一個(gè)可以周期性的廣播身位置信息的飛行描節(jié)點(diǎn)(Flying Anchor)。并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立的，可以獨(dú)立計(jì)算自身的位置坐標(biāo)，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和規(guī)模無(wú)關(guān)。為了提高測(cè)距的精確度，該算法嘗試用狀態(tài)預(yù)測(cè)和更新迭代的方法，當(dāng)以離線方式進(jìn)行處理時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)首先收集距離信息并通過逐漸地增加觀察信息來(lái)更新估計(jì)的位置。LA裝置的位置信息可以是，提前設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)軌跡，或者可以利用GPS等定位設(shè)備為其定位。 Landscape3D算法Landscape3D算法的核心是采用了LA ( Location Assistant)設(shè)備每隔一段吋間就向周圍發(fā)射其坐標(biāo)消息，并且LA裝置處予運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)通過接收到LA裝置的位置信息后，利用RSSI測(cè)距技術(shù)獲取與LA之間的距離，從而利用數(shù)學(xué)模型來(lái)確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖所示。，計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)到各個(gè)鄰居鋪節(jié)點(diǎn)之間的距離。：每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)向其他鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)，信號(hào)包括自身坐標(biāo)信息和ID信息。算法的具體過程如下：，部署描節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)。然后每個(gè)描節(jié)點(diǎn)向位置節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身坐標(biāo)，和其所在位置的衰減系數(shù)，未知節(jié)點(diǎn)則根據(jù)鄰居錨節(jié)點(diǎn)的衰減系數(shù)和坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，從而得出其到各個(gè)鄰居描節(jié)點(diǎn)的距離。在目標(biāo)區(qū)域(W，H，T)內(nèi)部署描節(jié)點(diǎn)和未知節(jié)點(diǎn)，將錨節(jié)點(diǎn)設(shè)置成向周圍廣播自身信息，包括自身的ID，信號(hào)能量大小，位置信息。算法要求信標(biāo)節(jié)點(diǎn)具有可以提取接收到的數(shù)據(jù)包信號(hào)強(qiáng)度RSSI的能力，并且目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周期性的分布。目前，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的三維定位的需要，人們提出了許多的三維定位算法，如Landscape3D、Constrained 3D、Ou算法、APIS等幾種典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)三維定位算法。這些應(yīng)用的前提是已知節(jié)點(diǎn)的三維空間的坐標(biāo)，所以有必要進(jìn)行三維空間的定位算法的研究。該算法最大的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了分布式計(jì)算，節(jié)約了未知節(jié)點(diǎn)計(jì)算的開支，同時(shí)不受無(wú)線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布的影響，最大的缺點(diǎn)在于傳感器網(wǎng)絡(luò)中需要布置大量的錨節(jié)點(diǎn)來(lái)完成定位。：圖 APIT 定位算法原理示意圖，對(duì)APIT算法主要流程進(jìn)行分析： （1）錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播信號(hào)，所有的未知節(jié)點(diǎn)接受錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)，并存儲(chǔ)所有的錨節(jié)點(diǎn)位置信息； （2）從存儲(chǔ)的錨節(jié)點(diǎn)信息中隨機(jī)抽取三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)組成三角形，并判斷未知節(jié)點(diǎn)是否在三角形內(nèi)部；如果在三角形內(nèi)部，則存儲(chǔ)起來(lái)； （3）將所有的符合條件（2）的三角形重疊起來(lái)，計(jì)算重疊區(qū)域的幾何圖形； （4）取幾何圖形的質(zhì)心為未知節(jié)點(diǎn)的位置P，并計(jì)算P的坐標(biāo)信息。通過上述過程形成一個(gè)多邊形區(qū)域。利用三角形的幾何關(guān)系來(lái)測(cè)試錨節(jié)點(diǎn)組成的三角形是否包括未知節(jié)點(diǎn)，如果不包括則摒棄，如果包括則存儲(chǔ)三個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息。 APIT定位算法 APIT 定位算法一種類似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試的算法，主要是基于區(qū)域規(guī)劃的傳感器節(jié)點(diǎn)定位算法。在算法的使用過程中，為了盡可能的使用約束條件，需要錨節(jié)點(diǎn)盡可能的分布在整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊緣部分。如果能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出這個(gè)區(qū)域，可以將這個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)換為矩形圖形D，然后計(jì)算該矩形區(qū)域D的質(zhì)心坐標(biāo)并將其轉(zhuǎn)換為未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。凸集約束優(yōu)化的方式是將線性優(yōu)化方式和線性規(guī)劃優(yōu)化方式相結(jié)合，通過這樣的結(jié)合得到一個(gè)全局的優(yōu)化方案，從而實(shí)現(xiàn)未知節(jié)點(diǎn)的定位[4]。假設(shè)未知節(jié)點(diǎn)為P，L2的廣播信號(hào)首先傳遞到P處，未知節(jié)點(diǎn)P首先從L2處獲取最短跳數(shù)，然后在以此從LL3處獲取最短跳數(shù)，從而計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間的距離： P 與L1之間的距離：d1=2*14=28 P 與L2之間的距離：d2=2*
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