无线传感器网络中基于测距的节点定位算法研究

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无线传感器网络是近年来最有发展前景的技术之一,它集中了微机电技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,是一种全新的信息获取和处理模式。节点定位、拓扑控制、路由协议等是无线传感器网络研究中的几个基本问题,其中节点定位问题是无线传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提,而且无线传感器网络的某些路由机制、覆盖信息、负载均衡和拓扑控制等都依赖于节点位置信息。因此,针对无线传感器网络节点自身定位技术的研究具有重要的理论与实际意义,是无线传感器网络研究中的热点问题之一。由于传感器节点受体积、成本、能量等因素的限制,而且通常工作在人类难以或不宜接近的场合,因此传统的无线网络定位方式有许多不适合无线传感器网络的地方,需要专门设计适合无线传感器网络的定位技术。本文在阐述了无线传感器网络的体系结构、自身特点和应用领域的基础上,对无线传感器网络的定位技术展开了深入分析。通过对现有定位算法的总结,综合无线传感器网络的特点和定位需求,本文提出了一种基于RSSI测距的节点定位算法——LABOR,LABOR算法引入高级节点担任信标节点,它们具有充足的能量及较大的发射功率,其无线射程可以覆盖整个网络。LABOR算法改变了以往算法中节点被动接收信标节点周期性发送的定位信息的方法,而是由那些有定位需要的节点主动发出请求,信标节点协同对定位请求进行处理,最后节点采用算法引入的Monte Carlo方法对位置进行计算。由于只对有定位需求的部分节点进行定位,简单易实现,通信次数少,从总体上降低了网络中普通节点的能量消耗,延长了网络生存周期。此外,本文提出的算法通过设定测距修正权值、优选信标节点等措施,较以往的算法提高了定位精度。最后,本文针对不同的网络部署情况在MATLAB中对LABOR算法进行了仿真实验。实验结果表明,LABOR算法是一个稳健的定位算法,适合随机布置的网络,具有很强的扩展性。
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