基于WSN的非测距定位算法研究

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在无线传感器网络(WSN)应用中,对未知节点定位直接关系到WSN应用的有效性。WSN中的定位算法分为测距定位和非测距定位。测距定位需要节点配备硬件装置,不满足WSN的大规模、低成本的特点。非测距定位算法分为二维定位和三维定位。二维非测距算法DV-HOP和APIT存在定位误差大等问题,现有的改进算法很难在误差和定位覆盖率上达到平衡。对于三维非测距算法,不仅是增加维数,也带来算法和计算的复杂度等问题。为此,本文针对DV-HOP和APIT定位算法,做如下研究:  针对DV-HOP算法计算平均跳距时,采用集中式方法以及直线代替折线方法,提出一种加权分布式DV-HOP算法(WD-DVHOP),并将其扩展到三维。该算法采用加权方法代替DV-HOP中的集中式方法;在计算未知节点到锚节点的距离时,采用每个锚节点的平均跳距乘以未知节点到它们的跳数。仿真结果表明,在二维或三维空间,当锚节点数比例和通信半径较小的情况下,WD-DVHOP相比DV-HOP算法降低了平均定位误差。  针对APIT算法中三角形内点测试带来的误判以及边缘效应产生无法定位的问题,提出一种多跳加权APIT算法(MHWC-APIT)。通过WD-DVHOP的多跳机制弥补APIT算法中的边缘效应;另外采用加权方法计算锚圆交点围成区域的质心,用该质心坐标作为未知节点坐标,代替APIT中的三角形测试。并将MHWC-APIT的算法思想扩展到三维空间,提出三维MHWC-APIT定位算法。在处理三维空间的计算问题上,采用投影的方法将三维计算转换为二维计算,降低了计算开销。仿真结果表明,在二维或三维空间中,相比其它算法,该算法在锚节点数比例和通信半径较小时,能够将所有的未知节点定位,并降低平均定位误差,同时也减少通信开销。
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