無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無需測(cè)距的高效定位算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由數(shù)目眾多的廉價(jià)傳感器節(jié)點(diǎn)組成。這些傳感器節(jié)點(diǎn)具有感知，計(jì)算和無線通信等能力。在許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，例如環(huán)境監(jiān)測(cè)，災(zāi)難救援，地理路由等，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置信息十分重要。但是為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)裝置GPS接收器的代價(jià)巨大，一般只為其中小部分的節(jié)點(diǎn)安置GPS接收器(這些節(jié)點(diǎn)稱為錨節(jié)點(diǎn))，其他節(jié)點(diǎn)(稱為未知節(jié)點(diǎn))的位置開始時(shí)是不知道的，它們利用錨節(jié)點(diǎn)信息來估計(jì)自己的位置。因此傳感器節(jié)點(diǎn)的定位問題在許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中是

2、一個(gè)非常重要的問題。已提出的定位算法大體可以分為基于測(cè)距的和無需測(cè)距的。盡管基于測(cè)距的定位算法的定位精度較好，但是這類定位算法需要傳感器節(jié)點(diǎn)裝置額外的硬件，費(fèi)用過高。而無需測(cè)距的定位算法不需要額外的硬件條件，是解決定位問題的一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)適用的方法。
　　 怎么克服無需測(cè)距的定位算法定位精度不高的缺點(diǎn)是本文的主要任務(wù)。如果傳感節(jié)節(jié)點(diǎn)能得到更多有利于定位的信息，顯然可以做到在已有算法的基礎(chǔ)上提高定位的精度。但是更多有利信息的獲取不應(yīng)

3、該是通過為傳感器節(jié)點(diǎn)裝置額外的硬件實(shí)現(xiàn)的，否者無需測(cè)距的定位算法將失去經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)。因此在不需要為傳感器節(jié)點(diǎn)裝置額外硬件的前提下，充分發(fā)掘現(xiàn)有硬件條件下能夠獲取到的信息并加以充分利用是本文研究的主要內(nèi)容。同時(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量是有限的，怎樣減小定位算法的計(jì)算開銷從而節(jié)省能量也是我們的研究?jī)?nèi)容。主要從以下幾個(gè)方面展開了深入的研究，概括如下：
　　 第一，傳統(tǒng)的定位算法要么利用一跳內(nèi)錨節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行定位，這時(shí)由于一跳內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)數(shù)目較

4、少，定位的精度不好；要么利用整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中錨節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行定位，但是為了獲取整個(gè)網(wǎng)絡(luò)錨節(jié)點(diǎn)的信息，算法的通信開銷非常大，且受到不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠绊戄^大。因此，在兩跳鄰居范圍內(nèi)收集錨節(jié)點(diǎn)信息是一個(gè)折衷的方法：這時(shí)未知節(jié)點(diǎn)收集信息不需要在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中廣播信息;收集的信息只來自于未知節(jié)點(diǎn)的局部區(qū)域，信息不會(huì)受到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠绊懚д?；同時(shí)比在一跳范圍內(nèi)收集信息能獲得更多的有利信息進(jìn)而提高定位精度。
　　 第二，很多傳統(tǒng)的定位算法并沒

5、有考慮到實(shí)際環(huán)境中通信模型的不規(guī)則帶來的影響，即使有些算法描述了不規(guī)則通信模型給算法帶來的影向，但是沒有針對(duì)所帶來的影響而專門改進(jìn)或者擴(kuò)展算法使之能更加適用于實(shí)際應(yīng)用。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用中，由于無線信號(hào)受到周圍環(huán)境的影向，一些定位算法根本無法被某些未知節(jié)點(diǎn)所執(zhí)行，或者定位算法的性能會(huì)變得很差。我們利用接收信號(hào)強(qiáng)度來比較接收節(jié)點(diǎn)到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的相對(duì)距離，并依此選擇部分鄰居錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，從而減小了不規(guī)則通信模型對(duì)算法的影響，使算法能更加適