WSNs中測距誤差對定位精度的影響及改進(jìn)算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)迅速發(fā)展的結(jié)果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由分布在檢測區(qū)域內(nèi)的無線通信節(jié)點以自組織的方式組成。作為一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)搜索和營救、目標(biāo)追蹤[13]和環(huán)境監(jiān)測，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的自身定位是這些應(yīng)用的重要支撐技術(shù)，例如基于地理位置的路由協(xié)議[37]需要知道節(jié)點自身的位置信息。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的精度在很大程度上受到測距誤差以及定位算法的影響，而

2、不同的測距技術(shù)將導(dǎo)致不同的測距誤差模型，在不同的測距技術(shù)條件下選擇合適的定位算法十分有意義。本文首先研究在不同的測距模型下，各種定位算法對定位誤差的影響，并提出針對特定誤差模型的改進(jìn)定位算法。
　　 首先，論文對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的概念、基本原理和經(jīng)典算法進(jìn)行了分析。并對常用的測距技術(shù)進(jìn)行探討。針對目前的不同的測距技術(shù)的優(yōu)缺點，給出了常用的測距誤差模型。用仿真分析的方法，對相關(guān)經(jīng)典定位算法在各種不同的誤差模型下的定位精度進(jìn)行了性

3、能測試對比。仿真結(jié)果說明，測距誤差模型對各種定位算法的定位精度和性能穩(wěn)定性有較大影響。
　　 針對傳統(tǒng)基于測距的定位算法將每個信標(biāo)節(jié)點的測距誤差模型同等對待，論文在測距誤差模型不同的情況下，根據(jù)到信標(biāo)節(jié)點距離的測量誤差模型參數(shù)不同，提出一種綜合多種測量誤差模型的非線性優(yōu)化定位算法，并使用牛頓迭代法求解該非線性優(yōu)化問題。仿真結(jié)果說明，針對不同的誤差模型及參數(shù)，對測距誤差采取區(qū)別對待，可以大大提高定位算法的精度。
　　 論文

4、接著考慮在網(wǎng)絡(luò)存在小型障礙物、測量誤差較大的情況，進(jìn)一步改進(jìn)定位算法。在未知節(jié)點能夠獲得多個信標(biāo)節(jié)點的測距信號的情況下，因為障礙物引起的測量距離成為最小或次小值的概率非常小，論文提出將測量距離進(jìn)行排序，選擇測量距離最小和次小的信標(biāo)節(jié)點作為實施定位算法的信標(biāo)節(jié)點，以避免因障礙物引起的異常誤差模型參與定位。可以在少量節(jié)點中添加超聲接收裝置，根據(jù)環(huán)境對RSSI信號衰減模型進(jìn)行在線修正。在定位階段，引入RSSI信號向量，優(yōu)化未知節(jié)點所在區(qū)域，提