基于一个移动锚节点的无线传感器网络节点定位算法

节点定位技术是无线传感器网络应用的重要支撑技术之一,对此提出了一种基于移动锚节点的两步定位算法。该算法利用一个移动锚节点遍历整个网络,并周期性的广播包含自身当前位置的信息。把传感器节点的自身定位过程用基于无迹状态滤波(UKF)的目标跟踪方法实现。由于所用的目标状态模型和量测模型有一定的不确定性,所以先选取不共线3个锚节点信息,利用三边定位法提高滤波的初始位置精度,从而改善定位效果。最后仿真并分析比较了锚节点在多种移动轨迹情况下节点定位误差,结果表明本文所述两步定位法改善了对锚节点移动轨迹的特殊要求的限制,更适合实际情况,并取得理想的定位精度。     

基于分治求精的无线传感器网络节点定位算法

节点自身定位是无线传感器网络应用的支撑技术之一。将分治法运用到无线传感器网络节点自身定位问题中,研究了锚节点位置关系对节点定位的影响,设计了基于分治求精的无线传感器网络节点定位算法(divide and conquer and refinement method based localization algorithm, DRBLA)。DRBLA采用先分而治之、再整体求精的思想,根据锚节点位置关系对定位的影响,有效筛选锚节点构成组合分别对未知节点初步定位,随后加权求精得出最终定位结果。DRBLA不需要额外添加硬件,通信量小且容易实现。仿真结果显示,相对于传统基于测距的定位算法,DRBLA具有明显的优越性,尤其是可以利用较少的锚节点取得较高的定位精度。     

基于时间差的无线传感器网络节点定位方法

在分析RSSI、ToA、TDoA和AoA测距方法优缺点的基础上,给出一种基于时间差的节点定位方法.该方法无需锚节点与锚节点之间,以及锚节点与目标节点之间的时间同步,根据三个锚节点的定位信号到达目标节点的时间差,即可完成对目标节点的定位.以三个锚节点呈等边直角三角形布置为例,对定位误差进行计算并得出了提高目标节点时钟精度和增加锚节点之间的距离可减小定位误差的结论.最后,利用无线传感器网络测试床进行算法有效性验证,结果表明了所提定位算法的有效性.     

单锚节点水声网络高精度低开销初始化方法

网络初始化是网络协议正常运行的基础,共包括自定位及时间同步两部分。针对水声网络特点,提出一种仅采用单锚节点的参考节点自选则自定位算法,该算法仅采用一个锚节点,通过最优化选择参考节点,减小参考节点拓扑结构及网络测距误差对定位精度的影响,既有效解决了水声网络中锚节点少的问题,且提高了定位精度;在此基础上提出一种快速初始化方法,该方法将自定位与时间同步协同完成,使得网络可在较少的信息交互下快速实现初始化过程,减小通信开销及初始化时延,网络布放后可快速进入正常运行,提高网络工作效率。通过仿真得出,本文提出的方法较现有初始化方法锚节点需求少,定位精度高,初始化时延短、通信开销小,可以很好地应用于水声网络中。     

基于三维体质心的无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络中传感器节点初始位置未知的问题,提出一种基于三维体质心的分布式无线传感器网络节点定位算法.算法假设网络中有一定比例的锚节点(位置已知的节点),利用三维辅助坐标系,建立节点间的通信约束关系和空间几何关系,研究三维空间内包含未知节点的三维体构成方法,确定三维体的多个侧面和曲面来构成曲面三维体;为了减小算法计算量和网络能耗,寻找与曲面三维体对应的由多个侧面组成的平面三维体,通过确定平面三维体的质心来获得曲面三维体质心,从而把曲面三维体的质心作为未知节点的估计位置.该算法是一种完全基于网络连通性的分布式算法,算法设计简单,计算量小,节点间通信开销少.仿真结果显示,该算法适合于各种规模的无线传感器网络的节点定位.     

无线感知网络最小二乘法定位算法的误差分析与优化

无线感知网络(WSN,wireless sensor networks)中位置信息及其位置可信度对于感知数据至关重要,目前针对WSN定位的可信度分析很少见.利用误差分析理论对最常用的最小二乘法定位算法进行理论分析,并提出一种简化误差分析算法,在给出节点预测位置同时给出定位误差范围;而且,利用误差分析对循环定位的锚点选择进行优化,能够显著提高定位精度;最后,采用模拟试验的方法对误差分析及其简化算法和优化算法的有效性进行验证.     

双基地声纳定位精度和算法研究

根据双基地声纳定位的特点，提出了一种单纯基于声波到达时间(TOL)的双基地声纳定位算法，给出了算法的原理和误差分布。通过数值仿真，研究了基线长度、时间测量误差对算法定位性能的影响。仿真结果表明，TOL算法的定位精度与基线长度有关，随着基线长度的增加，定位精度提高。时间测量误差对算法的定位精度影响较小。与同等条件下单基地声纳定位相比，双基地TOL算法具有更高的定位精度。该研究为多基地声纳新体制的建立，提供了理论依据。     

基于传感器网络的气体源定位方法研究

提出一种分层结构的自组织无线传感器网络(WSN)用于气体污染源的定位研究,可以广泛应用于反恐、环境监控等场景。在修正的气体污染源浓度衰减模型基础上,提出一种改进的非线性最小二乘算法(I-NLS)以及极大似然算法(MLE)用于气体污染源定位。仿真试验对比研究了两种算法在不同的传感器节点以及背景噪声情况下对预估定位误差的影响。试验结果表明了这种分层结构的WSN用于气体污染源定位是可行的,同时验证了I-NLS、MLE两种算法定位的有效性。     

一种在对等网络中寻找最近节点的新方法

在对等网络(P2P)中,高效精确地定位最近节点是一项基本功能.通过将对等网络中最近节点定位问题抽象成节点覆盖问题,提出一种在一般度量空间中定位最近节点的新方法,满足定位精确,节点负载低,抗网络抖动等特性.仿真实验表明这种近似算法在不增加节点负载的前提下比现有方法(Meridian)更精确,更有效.     

T-R型双基地声纳定位算法及系统精度研究

根据T-R型双基地声纳定位的几何模型,提出利用时延-方位信息进行目标定位的双基地声纳时间方位定位(bistatic time bearing localization,BTBL)算法,并给出了算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,研究了基线长度、时间测量误差和方位测量误差对算法定位精度的影响。仿真分析结果表明:随着基线长度增加,发射站和接收站两侧区域定位精度进一步改善,但会造成基线区的定位误差增大;在基线长度一定时,时间和方位测量误差增大均造成定位精度下降,且算法精度对方位测量误差相对敏感。与同等条件下的单基地声纳定位相比,双基地BTBL算法在接收站点具有明显的探测优势。该研究为T R型双基地系统的水下定位提供了理论依据。