基于移动信标节点的无线传感器网络节点定位算法研究

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无线通信技术、微机电技术和数字电子技术的发展与融合,为无线传感器网络的诞生与发展提供有利了条件。无线传感器网络业已在许多领域得到广泛应用。在大部分应用中,获取未知节点的位置信息是应用的前提,因此节点定位技术是无线传感器网络的关键技术之一。在现有的定位算法中,所有节点的位置一般是固定不变的,因此算法的定位精度受到网络拓扑结构的制约。利用移动信标节点取代原先固定信标节点的方法,不仅可以改善网络拓扑结构,提高定位精度,还可以减少固定信标节点的使用数量,降低网络成本。因此,基于移动信标节点的定位算法研究成为一个新的热点。本文重点研究了基于移动信标节点的节点定位算法,主要包括以下两个工作:(1) LMAP算法必须假设所有节点拥有理想的球形无线信号传输模型,而该假设在实际应用中是不存在的,进而影响了算法的定位性能。针对该问题,本文利用RSS值作为选取参考信息分组的依据,进而提出了一种改进算法:ELMAP算法。该算法摆脱了原算法对理想传输模型假设的依赖,达到了算法在实际中应用的目的。仿真结果表明ELMAP算法具有较强的环境适应性和更高的定位精度,并且通过对参考信息分组的合适筛选可以使定位性能达到最优。(2) SBL算法可能会误判未知节点所在的定位域,并且当环境恶劣时算法的定位误差较大。针对这两个问题,本文利用在算法中引入参数RSSP和以移动信标节点取代固定信标节点的方法,提出一种适用于应急网络的节点定位算法:MSBL算法。该算法能较准确地判断出未知节点的定位域,并且受环境影响较小。仿真结果表明,参数RSSP的引入明显降低了未知节点定位域的误判率,提高了定位精度,并且增强了算法的环境适应性。
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