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随着微传感器技术、嵌入式技术以及低功耗无线通信技术的快速发展,无线传感器网络引起了人们越来越多的关注。它是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。无线传感器网络具有广泛的应用前景,能应用于国防军事、医疗卫生、环境监测、灾难现场等诸多领域。
由于传感器节点在部署时的不可控制性,网络中大多数节点位置不能事先确定,而无线传感器网络的大量应用都需要网络中节点的地理位置信息,从而获知信息来源的准确位置,因此,节点定位对无线传感器网络应用的有效性起着关键的作用。
质心定位算法是一种仅基于网络连通性的定位算法,以其算法非常简单,运算复杂度低,完全基于网络的连通度等特点,广泛的应用于室外定位应用中。但是,质心算法定位精度较低,若想达到较为理想的定位精度,必须提高锚节点密度,并且对锚节点分布的均匀性要求高。
本文针对质心算法的不足之处,做了以下工作:
1、围绕着加权质心算法展开了研究,提出了两种改进算法:基于RSSI的加权质心定位算法和基于功率控制的加权质心定位算法。前者利用无线信号传播路径损耗模型获得了距离的极大似然估计值,对质心算法引入了与距离相关的加权因子;后者利用锚节点控制功率进行多轮广播,每轮通信半径等差扩大,未知节点通过接收信息的所在轮数进行加权定位。通过仿真试验确定了两种算法的最优加权因子表达式。仿真结果表明,定位精度较传统的质心定位算法有了较大的提高,锚节点通信范围的提高对定位精度的影响较质心算法小。
2、提出了一种加权质心定位修正算法。本算法首先利用RSSI加权质心算法获得一初次定位位置。其后,在一个较合理的范围内,引入RSSI值计算总体距离误差系数,采取逐次逼近的方法对初次定位的结果进行修正。仿真结果表明,本算法降低了质心定位算法对锚节点密度过高的要求,定位效果相对于锚节点通信范围的升高不敏感,定位结果的稳定性较好,并且极大的提高了定位精度。
由于传感器节点在部署时的不可控制性,网络中大多数节点位置不能事先确定,而无线传感器网络的大量应用都需要网络中节点的地理位置信息,从而获知信息来源的准确位置,因此,节点定位对无线传感器网络应用的有效性起着关键的作用。
质心定位算法是一种仅基于网络连通性的定位算法,以其算法非常简单,运算复杂度低,完全基于网络的连通度等特点,广泛的应用于室外定位应用中。但是,质心算法定位精度较低,若想达到较为理想的定位精度,必须提高锚节点密度,并且对锚节点分布的均匀性要求高。
本文针对质心算法的不足之处,做了以下工作:
1、围绕着加权质心算法展开了研究,提出了两种改进算法:基于RSSI的加权质心定位算法和基于功率控制的加权质心定位算法。前者利用无线信号传播路径损耗模型获得了距离的极大似然估计值,对质心算法引入了与距离相关的加权因子;后者利用锚节点控制功率进行多轮广播,每轮通信半径等差扩大,未知节点通过接收信息的所在轮数进行加权定位。通过仿真试验确定了两种算法的最优加权因子表达式。仿真结果表明,定位精度较传统的质心定位算法有了较大的提高,锚节点通信范围的提高对定位精度的影响较质心算法小。
2、提出了一种加权质心定位修正算法。本算法首先利用RSSI加权质心算法获得一初次定位位置。其后,在一个较合理的范围内,引入RSSI值计算总体距离误差系数,采取逐次逼近的方法对初次定位的结果进行修正。仿真结果表明,本算法降低了质心定位算法对锚节点密度过高的要求,定位效果相对于锚节点通信范围的升高不敏感,定位结果的稳定性较好,并且极大的提高了定位精度。