各向異性無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非測(cè)距節(jié)點(diǎn)定位算法研究.pdf

1、節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要研究?jī)?nèi)容之一?，F(xiàn)有的基于測(cè)距的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)通常需要復(fù)雜的硬件設(shè)備，從成本和部署角度考慮，這類技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有較大的局限性。相比于基于測(cè)距的定位技術(shù)，非測(cè)距定位技術(shù)具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，它們無需精確的距離信息、通過網(wǎng)絡(luò)的連通性信息來定位，因此不需要復(fù)雜的硬件設(shè)備，這類方法經(jīng)濟(jì)有效。但這類方法通常假設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)處于理想情況（各向同性），忽略了實(shí)際環(huán)境中可能存在的不規(guī)則部署、

2、通信模型不理想等情況（各向異性），因此定位誤差較大。本文針對(duì)各向異性無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用非測(cè)距定位算法精度不高的問題，將移動(dòng)信標(biāo)和機(jī)器學(xué)習(xí)引入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位，提出了移動(dòng)信標(biāo)輔助和基于核函數(shù)的非測(cè)距節(jié)點(diǎn)定位算法，并給出了仿真實(shí)驗(yàn)分析。本文取得的研究成果和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出了基于非測(cè)距的3個(gè)移動(dòng)信標(biāo)輔助的二維DV-Hop節(jié)點(diǎn)定位算法，該算法基于等距三重覆蓋的思想，同一時(shí)刻可產(chǎn)生多個(gè)虛擬信標(biāo)，借助三邊定位技術(shù)，每

3、個(gè)未知節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)一次性定位，在實(shí)現(xiàn)高精度定位的同時(shí)，節(jié)省了能耗。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法具有較好的定位性能，體現(xiàn)在較高的定位精度、較少的通信量和較短的信標(biāo)移動(dòng)距離。
　　(2)針對(duì)三維空間中節(jié)點(diǎn)定位存在的“共面”的問題，引入了共面度的概念，將第三章所提出的定位算法擴(kuò)展到三維空間，提出了多移動(dòng)信標(biāo)輔助的分層式三維DV-Hop節(jié)點(diǎn)定位算法，通過設(shè)定共面度閾值來篩選用于定位的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，最后通過四邊定位技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)定位。二維空間中的等距

4、三重覆蓋思想通過移動(dòng)信標(biāo)的分層式路徑擴(kuò)展到三維空間中。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法比擴(kuò)展的三維DV-Hop算法具有更高的定位精度，更小的通信量。
　　(3)設(shè)計(jì)了基于核函數(shù)的非測(cè)距節(jié)點(diǎn)定位算法。由于大多數(shù)傳統(tǒng)的非測(cè)距算法并沒有利用整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的全局或拓?fù)湫畔?，僅僅利用了節(jié)點(diǎn)周圍的局部鄰居信息，當(dāng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分布是各向異性時(shí)，僅僅利用節(jié)點(diǎn)周圍的局部鄰居信息會(huì)降低定位性能，該算法通過引入支持向量回歸機(jī)來采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的全

5、局信息，用一種非線性模型描述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的近似距離與歐式距離之間的關(guān)系。仿真實(shí)驗(yàn)表明，本算法的定位精度高于DV-Hop算法，尤其是在各向異性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
　　(4)針對(duì)樣本規(guī)模大、樣本含有異構(gòu)信息或高維特征空間中分布不平坦的數(shù)據(jù)時(shí)，采用單一核函數(shù)進(jìn)行映射的方式對(duì)所有樣本進(jìn)行處理并不合理的問題，將兩個(gè)或多個(gè)核函數(shù)進(jìn)行組合，由組合核函數(shù)構(gòu)成的支持向量回歸機(jī)兼顧了各個(gè)單核的優(yōu)點(diǎn)，提出了基于組合核函數(shù)的非測(cè)距節(jié)點(diǎn)定位