基于三边测量法的无线传感器网络定位技术的研究

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无线传感器网络是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统,具有广阔的应用前景,是最有发展的技术之一。目前,无线传感器网络的应用已经非常广泛,涉及很多领域。其中包括:环境监测(例如,交通、居住环境、安全等),基础设施的保护(例如,电网、水利等),火灾预防,农业,医疗,化学沉淀物跟踪,建筑物监测和管理,仓储管理,智能交通,环境感知(例如,智能家居和智能响应环境)以及工业传感、监测和过程控制,生物医学传感器工程,水、废弃物管理,军事等等。在无线传感器网络的绝大多数应用中,只有当节点和被感知的物体的位置是可知的,节点获得的信息才是有意义的。因此,节点定位技术是无线传感器网络的关键技术之一。IACT (Improved Alternating Combination Trilateration)算法对ACT (AlternatingCombination Trilateration)算法进行了改进,其用三角形最小角的tan值作为它的权重,而且只取m个权重值最大的三角形进行三边测量来构建权重多边形,IACT极大地降低了算法的计算复杂度。ACTBCS (Alternating Combination Trilateration Based onCircle-Selection)算法通过新的高权重三角形选择方法对IACT算法进行了改进,将计算复杂度由n3降到了n2,进一步降低了算法的计算费用。但是,它的计算费用仍然很高。因此,本文提出了基于滑动窗口的高权重三角形选择方法,并在这个选择方法的基础上提出了ACTBSW(Alternating Combination Trilateration Based on Sliding-Window)算法。研究表明,相比于ACTBCS算法,ACTBSW算法在保证定位精度的前提下具有更低的计算费用。但是,ACTBSW算法有一定概率会发生选择错误(选择权重值较小的三角形),影响定位精度,另外ACTBSW算法还需要对边进行排序,当边较多时排序算法可能会浪费过多的时间和能量。因此本文最后用分组代替排序,又提出了一种基于分组的高权重三角形选择方法,并在这个选择方法的基础上提出ACTBG(Alternating CombinationTrilateration Based on Grouping)算法。研究表明,相比于ACTBSW算法,ACTBG算法完全消除了选择错误,在相同的计算费用下具有更高的定位精度。
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