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[其他定位技术] 基于RSSI的无线传感器网络(WSN)加权质心定位算法

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发表于 2021-8-5 13:56:45 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
节点定位是无线传感器网络中的关键技术之一.文中通过对无线电传播路径损耗模型的分析,提出了加权质心定位算法,用信标节点对未知节点的不同影响力来确定加权因子,以提高定位精度.并且在理论分析的基础上,提出了优选信标节点进行节点定位计算的规则,以此进一步提高节点定位精度.加权质心定位算法计算简单,定位过程中节点问无通信开销.节点定位精度较常用的极大似然估计算法高,具有较普遍的应用意义。

1、算法模型各种节点自身定位算法适合于不同的应用环境,本算法针对大规模随机散布野外应用环境,这类应用大都不需要节点进行精确定位,只需要知道节点的大概区域就可满足需求,同时要求硬件成本低、定位过程通信开销小、节能.和许多其他定位算法一样,本算法也是利用信标节点进行传感器节点定位.
1.1改进Euclidean定位计算
在无线传感器网络中,理论上通过3个信标节点的RSSI信息就可用三边测量法决定一个未知节点的位置.实际应用环境中,因为RSSI值会有随机分量,无法精确计算未知节点位置.所以,只能用质心法和极大似然估计法.如图1,当一个未知节点A收到信标节点B,c发出的定位信号时,根据RSSI值和信标B,c的位置,可以得到d1=LaB;d2=Lac;由此得到2个三角形:△BCA1,△BCA2.A1和A2是节点A的2个可能位置.而当传感器节点A能收到第3个信标,节点D发出的定位信号时,可以得到d3=Lad;
1.jpg

1.2无线电传播路径损耗模型分析
无线电传播路径损耗对于RSSI定位算法的定位精度有很大影响.常用的传播路径损耗模型有:
自由空间传播模型(free space prOPAgation mode1);
对数距离路径损耗模型(log—distance path loss medo1);
哈它模型(hata mode1);
对数一常态分布模型(1og—distance distribution)等.
文中针对野外应用环境,采用自由空间传播模型和对数一常态分布模型,用于分析和仿真.

1.3加权质心定位计算
通过对无线电传播路径损耗模型的分析,可以发现利用普通质心算法,没有反映出信标节点对节点位置的影响力的大小,影响了定位精度.文中设计了加权质心算法,它的基本思想是:在质心算法中,通过加权因子来体现信标节点对质心坐标决定权的大小,利用加权因子体现各信标节点对质心位置的影响程度,反映它们之间的内在关系.通过下式中的加权因子来体现这种约束力.
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