基于測距的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位優(yōu)化算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種綜合了傳感技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信等技術(shù)而發(fā)展起來的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以廣泛應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境科學(xué)、交通管理、災(zāi)害預(yù)測、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、城市信息化建設(shè)等領(lǐng)域。未來傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將成為現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的接口，并深入到人們生活的各個層面。對該技術(shù)的深入研究將推動我國的信息化建設(shè)，并極大地帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)和學(xué)科的發(fā)展，從而為國民經(jīng)濟帶來新的增長點。節(jié)點定位技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，對

2、傳感網(wǎng)的運行起著核心的支撐作用。
　　 論文首先對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行概述，介紹其結(jié)構(gòu)和特點，然后介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位問題，重點對非視距環(huán)境中基于測距的定位算法進行論述。根據(jù)定位過程中是否測量實際節(jié)點間的距離，傳感網(wǎng)中的定位算法通常分為基于距離的(range-based)定位算法和距離無關(guān)的(range-free)定位算法。其中，距離無關(guān)的定位算法精度較低，本文把研究重點放在基于距離的定位算法。在實際系統(tǒng)中，信號的傳播并不總是

3、沿著視距傳播，如何消除或減小非視距誤差(NLOS)對定位精度的影響是無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位中的一個核心問題。近年來國內(nèi)外這方面的研究可以概括為三類：第一類是視距重構(gòu)算法，首先判斷非視距信號，然后采用某種規(guī)則，重構(gòu)視距環(huán)境下的信號；第二類是非視距加權(quán)，對非視距信號采用小的權(quán)值，對視距信號采用大的權(quán)值，從而減小非視距信號的影響；第三類是視距鑒別，即從信號中提取視距信號進行定位，這類算法有定位精度高的優(yōu)點，本文主要針對這類算法進行研究。
　　

4、 這類算法比較典型的是Yiu-Tong Chan提出的基于殘差檢測(RT)的算法，該算法對不同的信號進行分組，計算不同信號組合的殘差平方，假定信號噪聲為高斯分布，則殘差平方和服從中心卡方分布，設(shè)定一個判決門限，統(tǒng)計每一組合殘差平方和大于判決門限的數(shù)目，判斷信號組合是否全為視距信號。由于該算法遍歷所有分組，當(dāng)可用錨節(jié)點數(shù)目較大時，計算量相當(dāng)龐大，不適于無線傳感網(wǎng)的實際應(yīng)用。
　　 本文針對RT算法計算復(fù)雜度高的特點，在保證一定定

5、位精度的前提下，創(chuàng)新性地提出IRT算法。該算法首先將距離測量值分為四個一組，如果殘差最小的一組僅包含視距信號，再以該組與剩余距離測量值分別組合，檢測殘差最小的一組是否包含非視距信號，重復(fù)該步驟，直至選出所有視距信號。該算法經(jīng)過優(yōu)化，避免了對大量包含非視距信號分組的計算，降低了計算復(fù)雜度，同時充分利用可能的錨節(jié)點冗余，從而降低了系統(tǒng)誤差的影響?；贗RT算法，在視距鑒別過程中，用同樣滿足高斯分布的LS估計代替復(fù)雜的AML估計，并進一步優(yōu)化