无线传感网络节点定位算法研究

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无线传感网络作为一种全新的信息获取技术,在军事、医疗及环境等领域有着广泛的应用前景。节点定位功能作为无线传感网络不可或缺的技术,具有重要的研究意义。然而目前与定位功能相对应的诸多定位算法性能不能满足实用要求,因此,本文综合运用OPNET软件和MATLAB数学工具,对基于DV-Hop算法和基于RSSI算法的网络定位展开研究,取得了一些有意义的成果,同时为相关定位算法研究提供借鉴和理论参考。  在基于DV-Hop定位算法的节点分布不均的局部网络中,距离较近的两节点经过多跳通信会引起的较大定位误差,本文提出了一种设置门限值的方法,有效减小由此造成的定位误差;针对相邻节点间通信而带来的累积距离误差问题,提出了一种基于RSSI的能准确反映相邻节点距离的跳数值统计方法,进而减小了由累积距离误差引起的传统DV-Hop算法定位误差。仿真结果表明:当信标节点比例分别为20%、30%而节点数目不同时,改进的DV-Hop算法平均定位误差低于原算法;当节点数目分别为35、55,而信标节点比例不同时,改进DV-Hop算法定位性能也优于原算法;当节点数为35且信标节点比例为28.6%时,改进DV-Hop算法提高了绝大部分节点定位精度,适用于解决随机分布网络未知节点的定位问题。  针对装备有GPS装置的移动信标,提出了一种基于RSSI的卡尔曼滤波定位算法,该算法利用最佳RSSI样本值,采用一种新的估算方法获取未知节点的初始坐标,再结合扩展卡尔曼滤波来实现。仿真结果表明: RSSI的干扰噪声对基于RSSI定位算法的精度影响显著,随着环境中干扰噪声的加剧,其定位精度有所下降,但通过组合运用卡尔曼滤波并适当增加卡尔曼滤波的迭代次数,有效提高了移动信标的定位精度及抗环境干扰能力。提出的基于RSSI的卡尔曼滤波定位算法对于移动信标具有较好的综合定位效果。
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