無(wú)需測(cè)距的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN, Wireless Sensor Network)已被廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通、抗災(zāi),工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等諸多領(lǐng)域。節(jié)點(diǎn)定位作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵支撐技術(shù)和研究熱點(diǎn),對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)研究都具有重要意義。定位算法必須在滿足傳感器節(jié)點(diǎn)成本和能量的限制下,使節(jié)點(diǎn)定位達(dá)到低能耗、低成本、低復(fù)雜度和高精度。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的方法主要有基于測(cè)距(Range-based)和無(wú)需測(cè)距(Range-free)

2、定位技術(shù)。前者精度較高,但大都需要額外地增加硬件開(kāi)銷(xiāo),能量消耗較大,不適用于能量受限的傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用;而后者僅通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連通度等信息,在不需要距離或者角度信息的情況下能提供足夠的定位精度,在成本和功耗方面與前者相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。針對(duì)WSN這種特殊的自組織網(wǎng)絡(luò),Range-free定位方法得到了廣泛關(guān)注。本文在簡(jiǎn)要介紹了幾種典型的無(wú)需測(cè)距的定位方法的基礎(chǔ)上,著重研究了利用移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的Range-free定位方法,此類(lèi)方法在節(jié)約成本和

3、組網(wǎng)的靈活性方面,以及復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用具有很大優(yōu)勢(shì),成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法的新熱點(diǎn)。本文首先提出了基于RSS的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)定位方法,不僅減少了錨節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和能量消耗,而且提高了定位精度。其次,論文重點(diǎn)分析了Range-free定位算法中基于區(qū)域疊加的APIT(Approximate Point-in-triangulation Test)定位算法和基于泰森圖的DV-Loc(Distributed Voronoi Localizat

4、ion)算法,及其存在的缺點(diǎn),提出了一種性能較優(yōu)的定位算法VBL(Voronoi Diagram-based Localization Algorithm),該算法利用移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)組成動(dòng)態(tài)泰森圖來(lái)確定未知節(jié)點(diǎn)所處的泰森多邊形,通過(guò)多個(gè)泰森多邊形的疊加來(lái)縮小未知節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域,從而完成定位。通過(guò)仿真研究驗(yàn)證了所提出的方法相對(duì)于APIT和DV-Loc算法其具有較高定位精度、低通信開(kāi)銷(xiāo)、低計(jì)算量的性能。最后,本文還研究了針對(duì)移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位方