無線傳感網(wǎng)定位技術(shù)-閱讀頁
2025-01-27 13:24本頁面
【正文】 ??????????????????????212221221212221221nnnnnnnnnddyyxxddyyxxb???????yxX四、與 距離無關(guān)的定位算法 ? 與距離無關(guān) 的定位技術(shù)不需要直接測(cè)量距離和角度信息。 ? 與距離無關(guān)的定位算法無須測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的絕對(duì)距離或方位，降低了對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件的要求。 ? 距離無關(guān)的定位方法精度低，但能滿足大多數(shù)應(yīng)用的要求。 1．質(zhì)心算法 ? 在計(jì)算幾何學(xué)里，多邊形的幾何中心被稱為質(zhì)心，多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)的平均值就是質(zhì)心節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。 Tiii yxp ),(???????? ????niinii ynxnyx111,1),(這種方法的計(jì)算與實(shí)現(xiàn)都非常簡(jiǎn)單，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性確定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周圍的信標(biāo)參考節(jié)點(diǎn)，直接求解信標(biāo)參考節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多邊形的質(zhì)心。 在未知節(jié)點(diǎn)接收到來自不同信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的分組信息數(shù)量超過某一門限或在接收了一定時(shí)間之后，就可以計(jì)算這些信標(biāo)節(jié)點(diǎn)所組成的多邊形的質(zhì)心，并以此確定自身位置。 2． DVHOP算法 ? 距離向量 跳數(shù)（ distance vectorhop， DVHop）算法定位機(jī)制非常類似于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的距離向量路由機(jī)制。DVHop算法的定位過程分為以下三個(gè)階段： 2． DVHOP算法 ? （ 1）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù) ? 信標(biāo)節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播自身的位置信息的分組，其中包括跳數(shù)字段，初始化為 0。然后將跳數(shù)值加 1，并轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居節(jié)點(diǎn)。如圖 67所示，信標(biāo)節(jié)點(diǎn) A廣播的分組以近似于同心圓的方式在網(wǎng)絡(luò)中逐次傳播，圖中的數(shù)字代表距離信標(biāo)節(jié)點(diǎn) A的跳數(shù)。 （ ） 其中（ xi,yi)， (xj,yj)是信標(biāo)節(jié)點(diǎn) I,j的坐標(biāo)， hij是信標(biāo)節(jié)點(diǎn) I,j與之間的跳數(shù)。 ? 這個(gè)策略確保了絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)從最近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收每跳平均距離值。 iH o p S i z eh o p s ??iD? （ 3）利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算自身位置 ? 未知節(jié)點(diǎn)利用第二階段中記錄的每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離，利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算自身坐標(biāo)。經(jīng)過第一階段和第二階段，能夠計(jì)算出信標(biāo)節(jié)點(diǎn) L L L3間的實(shí)際距離和跳數(shù)，那么信標(biāo)節(jié)點(diǎn) L2計(jì)算的每跳平均距離為d=(40+75)/(2+5)=。 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(diǎn)的平均每跳距離和跳數(shù)算出節(jié)點(diǎn)間的距離，而 DVDistance算法是通過節(jié)點(diǎn)間使用射頻通信來測(cè)量出節(jié)點(diǎn)間的距離，即利用 RSSI來測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離，然后再應(yīng)用三角測(cè)量法計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位置。不足之處在于，因?yàn)樗苯訙y(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離，這樣對(duì)距離的敏感性要求較高，尤其對(duì)測(cè)距的誤差很敏感，因此算法的誤差較大。 （ 2） ? 未知節(jié)點(diǎn)首先收集其鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信息，然后從這些信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組成的集合中任意選取三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。如圖課本 P112頁 69所示，陰影部分區(qū)域是包含未知節(jié)點(diǎn)的所有三角形的重疊區(qū)域，黑點(diǎn)指示的質(zhì)心位置作為未知節(jié)點(diǎn)的位置。節(jié)點(diǎn)沿著這個(gè)方向移動(dòng)會(huì)同時(shí)遠(yuǎn)離或接近頂點(diǎn) A、 B、 C，那么節(jié)點(diǎn) M位于 ABC外；否則，節(jié)點(diǎn) M位三角形 ABC內(nèi)。為了在靜態(tài)的環(huán)境中觀察三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試，提出了近似的三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法：假如在節(jié)點(diǎn)的所有鄰居節(jié)點(diǎn)里，相對(duì)于節(jié)點(diǎn)沒有同時(shí)遠(yuǎn)離或靠近三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn) A、 B、 C，那么節(jié)點(diǎn) M在三角形 ABC內(nèi)；否則，節(jié)點(diǎn) M在三角形 ABC外。 (5) ? 在無線信號(hào)傳播模式不規(guī)則和傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署的情況下， APIT算法的定位精度高，性能穩(wěn)定，但 APIT測(cè)試對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連通性提出了較高的要求。 返回 總結(jié) ? 基于距離的定位機(jī)制是通過測(cè)量相鄰節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或方位來計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的值。 ? 基于距離的定位分為基于 ToA、 TDoA、 AoA以及 RSSI的定位等。 ? 距離無關(guān)的定位機(jī)制無需實(shí)際測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的絕對(duì)距離或方位就能夠計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的位置，目前主要有質(zhì)心算法、 DVHop算法、APIT算法等。 ? 距離無關(guān)的定位機(jī)制定位性能受外界環(huán)境的影響小，定位誤差相應(yīng)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(diǎn)關(guān)注的定
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1