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随着无线通信技术、传感器技术和网络技术的发展,新兴的无线传感器网络受到了极大的关注。节点定位技术是无线传感器网络的支撑技术和研究热点,为网络提供位置信息服务,该服务不仅是诸如灾难救援、环境监测等无线传感器网络重要应用的基础,也是提高路由效率、控制网络拓扑等网络功能的基础。通常无线传感器网络的部署环境复杂多变,所以传感器节点的无线信号传播具有很大的不规则性。但是现有的无线传感器网络定位算法都是基于理想的信号传播模型,所以研究无线信号传播不规则性对节点定位算法的影响将具有非常重要的意义。
通过选取合适的模型来对无线信号传播不规则性进行建模并搭建系统仿真平台,节点定位的各种算法在该模型下的性能将可以充分模拟这些算法在真实部署环境中的性能。针对这些仿真结果,可以提出一些解决方案来减少无线信号传播不规则性对定位算法的影响,使得这些算法在实际部署环境中也可以较好地运行。主要研究内容和结论如下:
1.对不规则无线信号传播模型下基于RSSI测距的定位算法和质心算法、Bounding Box算法、APIT算法、DV-Hop算法、Amorphous算法等无需测距的定位算法进行分析和研究,研究结果表明:无线信号传播不规则性会增加这些算法的定位误差。DOI值的增加会引起定位精度的急剧恶化,VSP值的增加也会引起定位精度的恶化,但是其影响程度相对于DOI值要小。VDOI值的引入增加了定位误差的随机性。当无线信号传播不规则性较大时,无需测距的定位算法都具有较大的定位误差。Bounding Box算法在信号传播不规则性较大时将有大量的节点无法定位。根据研究结果,总结了不同的无线传感器网络部署环境下如何选择定位算法以及在各种不同的算法下如何优化无线传感器网络定位系统的参数。
2.改进了基于RSSI的测距方式,提出了RALC定位算法。RALC定位算法引入平均路径损耗系数进行测距,其具有较高的定位精度并较好地解决了无线信号传播不规则性所造成的影响。
3.对Amorphous算法的定位结果进行校正,提出了ACEL定位算法。在相同的DOI值下,ACEL定位算法比Amorphous算法的定位误差要小很多,定位性能有了很大的提高,较好地解决了无线信号传播不规则性对Amorphous算法造成的影响。
通过选取合适的模型来对无线信号传播不规则性进行建模并搭建系统仿真平台,节点定位的各种算法在该模型下的性能将可以充分模拟这些算法在真实部署环境中的性能。针对这些仿真结果,可以提出一些解决方案来减少无线信号传播不规则性对定位算法的影响,使得这些算法在实际部署环境中也可以较好地运行。主要研究内容和结论如下:
1.对不规则无线信号传播模型下基于RSSI测距的定位算法和质心算法、Bounding Box算法、APIT算法、DV-Hop算法、Amorphous算法等无需测距的定位算法进行分析和研究,研究结果表明:无线信号传播不规则性会增加这些算法的定位误差。DOI值的增加会引起定位精度的急剧恶化,VSP值的增加也会引起定位精度的恶化,但是其影响程度相对于DOI值要小。VDOI值的引入增加了定位误差的随机性。当无线信号传播不规则性较大时,无需测距的定位算法都具有较大的定位误差。Bounding Box算法在信号传播不规则性较大时将有大量的节点无法定位。根据研究结果,总结了不同的无线传感器网络部署环境下如何选择定位算法以及在各种不同的算法下如何优化无线传感器网络定位系统的参数。
2.改进了基于RSSI的测距方式,提出了RALC定位算法。RALC定位算法引入平均路径损耗系数进行测距,其具有较高的定位精度并较好地解决了无线信号传播不规则性所造成的影响。
3.对Amorphous算法的定位结果进行校正,提出了ACEL定位算法。在相同的DOI值下,ACEL定位算法比Amorphous算法的定位误差要小很多,定位性能有了很大的提高,较好地解决了无线信号传播不规则性对Amorphous算法造成的影响。