无线传感器网络中无锚节点定位算法研究

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节点定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一,在常见的节点定位技术中根据是否需要使用锚节点可以分为基于锚节点定位和无需锚节点定位。在基于锚节点定位算法要求网络中一些传感器节点配备能够定位的模块如GPS或北斗导航,这些定位模块的价格和尺寸对大规模传感器来说难以接受而且具有定位模块的节点能耗更大;在无锚节点定位算法中传感器节点无需配备定位模块对硬件依赖不大就可以实现节点定位,无锚节点定位方法具有使用方便、应用范围广、适用于恶劣环境等优点。本文基于传感器节点间的连通性提出一种低成本大规模的节点定位算法——虚拟锚节点定位算法。在虚拟锚节点定位算法中,首先需要从普通节点选出5个虚拟锚节点,这5个虚拟锚节点的选取仅利用节点自身无线收发器就可以实现。虚拟锚节点选取后就可建立相对坐标系,网络中其它节点利用到距虚拟锚节点的距离通过三边测量法计算节点自身位置。为了减小定位误差,本文提出的算法对未知节点距虚拟锚节点的最小跳数值以及节点每跳距离值根据邻居节点密度进行了修正,未知节点获得估计位置后再通过泰勒级数展开法对接点位置进行优化以达到定位精度要求。相对坐标系建立完成后,按照节点邻居节点数和节点剩余能量综合指标选取备份节点,需虚拟锚节点进行备份。节点相对坐标系建立完成后可通过汇聚节点转化为绝对坐标。通过实验仿真验证定位算法的效果,并对节点定位误差进行分析,虚拟锚节点定位算法提高了节点定位精度,具有广泛的应用前景。
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