三維傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法研究.pdf

1、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是涉及多學(xué)科高度交叉技術(shù)，其綜合應(yīng)用了傳感器技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)及微機(jī)電子技術(shù)等多方面知識(shí)，隨著三維空間中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被應(yīng)用與多種領(lǐng)域，如水下環(huán)境監(jiān)測(cè)、有毒氣體檢測(cè)、智能家居環(huán)境及醫(yī)療救治系統(tǒng)等等多個(gè)領(lǐng)域。然而由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊性，其發(fā)展仍面臨著許多待解決的問(wèn)題。如網(wǎng)絡(luò)路由選擇問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)故障診斷問(wèn)題、服務(wù)質(zhì)量機(jī)制問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)低能耗控制問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮、

2、融合及傳輸問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步問(wèn)題及網(wǎng)絡(luò)中未知節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題等等。
　　 本文重點(diǎn)關(guān)注三維傳感器網(wǎng)絡(luò)中未知節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題，針對(duì)三維無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法中節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，本文從基于節(jié)點(diǎn)靜止?fàn)顟B(tài)的三維無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位研究、基于錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)狀態(tài)的三維無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位研究及基于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)狀態(tài)三維無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位研究三個(gè)方面，提出了三種不同的三維無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法，三種方法簡(jiǎn)述如下:
　　 (1)基

3、于節(jié)點(diǎn)靜止?fàn)顟B(tài)下無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的DRFP-3D算法，提出了一種AC-RL定位方法，該方法根據(jù)未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)所在水平面的角度信息，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)間的距離信息進(jìn)行降維處理，使三維定位的需求轉(zhuǎn)變?yōu)槎S定位，使得在相同參數(shù)配置下AC-RL定位方法的定位精度有著明顯提高，且在相同定位精度的情況下，AC-RL定位方法降低了對(duì)錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量的需求。
　　 (2)針對(duì)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的三維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法中Ou-3D算法，提出了一種FAC定位方

4、法，該方法根據(jù)錨節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中收集到的未知節(jié)點(diǎn)臨界通訊信息點(diǎn)，對(duì)未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，F(xiàn)AC定位方法只需三個(gè)未知節(jié)點(diǎn)臨界通訊信息點(diǎn)就可開(kāi)始定位，與Ou-3D算法相比減少了一個(gè)未知節(jié)點(diǎn)臨界通訊信息點(diǎn)的需求，并且FAC定位方法將未知節(jié)點(diǎn)的通訊半徑分為兩級(jí)，使錨節(jié)點(diǎn)在穿越未知節(jié)點(diǎn)通信覆蓋范圍時(shí)多了一次獲得未知節(jié)點(diǎn)臨界通訊信息點(diǎn)的機(jī)會(huì)。在相同參數(shù)配置下FAC定位方法的定位精度有著明顯提高，且在相同定位精度的情況下，F(xiàn)AC定位方法降低了對(duì)錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量

5、的需求，提高了算法響應(yīng)時(shí)間。
　　 (3)基于移動(dòng)特性的蒙特卡羅算法，提出了一種FIMC定位方法，該方法在采樣階段采用模糊化重要性權(quán)值采樣，濾波時(shí)按錨節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)之間多跳通訊信息濾波，在重采樣階段采用基于粒子群優(yōu)化的重采樣方法，然后用反模糊化方法得出未知節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置。FIMC定位方法在三維空間中定位精度優(yōu)于蒙特卡羅算法，而且對(duì)錨節(jié)點(diǎn)密度的需求低于蒙特卡羅算法，同時(shí)在相同的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)FIMC定位方法的可定位節(jié)點(diǎn)數(shù)量要大于蒙特卡