無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)非測(cè)距定位技術(shù)的研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集成了傳感器技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而形成的全新的信息獲取和處理技術(shù)，改變了人類與自然界的交互方式。它是由大量具有一定計(jì)算和通信能力的微小節(jié)點(diǎn)以自組織方式形成的多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性、微型性、低成本、靈活性等特點(diǎn)使它在軍事國(guó)防、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防暴反恐、災(zāi)難救援、智能家居等諸多領(lǐng)域顯示了潛在的巨大應(yīng)用價(jià)值。
　　 節(jié)點(diǎn)定位是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)性關(guān)鍵問(wèn)題，是傳感器網(wǎng)絡(luò)各種應(yīng)用的前提，是傳感器網(wǎng)

2、絡(luò)很多關(guān)鍵技術(shù)的支撐。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模、節(jié)點(diǎn)的微型性、計(jì)算能力受限、通信能力受限等特點(diǎn)給節(jié)點(diǎn)定位帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，學(xué)術(shù)界開展了非測(cè)距定位技術(shù)的研究。與基于測(cè)距的定位技術(shù)相比，非測(cè)距定位技術(shù)能耗小，對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件要求低，而且定位精度能夠滿足大部分應(yīng)用的要求。非測(cè)距定位算法一般包括未知節(jié)點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離估計(jì)以及未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算兩個(gè)階段。本文在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)和研究的基礎(chǔ)上，對(duì)非測(cè)距定位技術(shù)進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括以下三個(gè)方面：

3、
　　 (1)綜述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的研究進(jìn)展；對(duì)現(xiàn)有定位技術(shù)的典型算法、分類標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)指標(biāo)以及面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論；重點(diǎn)研究了傳感器節(jié)點(diǎn)連通度和定位誤差的概率分布特征對(duì)算法設(shè)計(jì)、算法性能的影響和指導(dǎo)意義。
　　 (2)提出了基于網(wǎng)絡(luò)部署統(tǒng)計(jì)特征的節(jié)點(diǎn)間最優(yōu)距離估計(jì)算法(ODEDS)。該算法從傳感器網(wǎng)絡(luò)部署具備大規(guī)模、隨機(jī)拋灑等特點(diǎn)出發(fā)，構(gòu)建了服從二維高斯分布的網(wǎng)絡(luò)部署模型?；谶@種模型的統(tǒng)計(jì)特征，利用

4、網(wǎng)絡(luò)連通性信息獲得節(jié)點(diǎn)鄰居數(shù)量的實(shí)際值，計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)鄰居數(shù)量的理論值，進(jìn)而建立實(shí)際值和理論值的誤差函數(shù)。通過(guò)誤差函數(shù)最小的優(yōu)化過(guò)程，獲得節(jié)點(diǎn)間的最優(yōu)距離估計(jì)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。該算法基于局部網(wǎng)絡(luò)信息，信息無(wú)需在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中交互，有效地減小了網(wǎng)絡(luò)的通信負(fù)載，降低了節(jié)點(diǎn)能耗，進(jìn)而延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存期。
　　 (3)提出了基于最優(yōu)距離估計(jì)的非測(cè)距定位算法(LAOD)。算法分四個(gè)階段進(jìn)行：首先，簇頭節(jié)點(diǎn)(即信標(biāo)節(jié)點(diǎn))在確定自身的位置

5、坐標(biāo)后，廣播自身的位置信息，成員節(jié)點(diǎn)(即未知節(jié)點(diǎn))獲得所屬簇頭節(jié)點(diǎn)的位置信息：其次，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連通性信息，成員節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)自身的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量；然后，根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量，利用ODEDS算法估計(jì)成員節(jié)點(diǎn)到鄰近簇頭節(jié)點(diǎn)的距離；最后，根據(jù)成員節(jié)點(diǎn)到簇頭節(jié)點(diǎn)的距離，利用極大似然估計(jì)法計(jì)算成員節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。仿真結(jié)果表明：LAOD算法具有優(yōu)良的定位精度和定位覆蓋率，且對(duì)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)量要求不高。該算法具有很好的可擴(kuò)展性，在理論研究和工程實(shí)踐中具有廣闊的發(fā)展前景