無線傳感器網(wǎng)定位算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來各國投入大量人力物力進(jìn)行研究的熱點(diǎn)之一，其網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上有著自身獨(dú)特的特點(diǎn)。由于組成網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量多、能量低、內(nèi)存小、處理能力低等物理限制使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)存在著很大不同，作為無線傳感器網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)之一的定位算法，傳統(tǒng)的GPS定位方式由于成本過高并不合適，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位算法必需尋找新的突破。 本文首先分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的測(cè)距方式和已有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法，重點(diǎn)介紹了多維

2、定標(biāo)定位算法，隨后在MDS-MAP的基礎(chǔ)上，引入迭代優(yōu)化模型和基于泰勒級(jí)數(shù)展開的最小二乘估計(jì)模型，對(duì)多維定標(biāo)算法進(jìn)行優(yōu)化，提出了能自適應(yīng)不同信道衰減指數(shù)環(huán)境的基于RSSI的MDS-LSE定位算法。算法首先將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)，然后在局部網(wǎng)絡(luò)中用迭代優(yōu)化的多維定標(biāo)算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定位，其收斂速度快，但解中存在局部最小值問題，有時(shí)無法得到最優(yōu)解。隨后整合所有局部網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)引入最小二乘估計(jì)模型來解決局部最小值問題造成的誤差，采用泰勒

3、級(jí)數(shù)展開幫助求解，由于最小二乘估計(jì)是一種需要初始估計(jì)值的遞歸算法，具有定位精度高的優(yōu)點(diǎn)，且在基于RSSI測(cè)距方式的情況下即使不知道信號(hào)傳播環(huán)境的衰減系數(shù)，仍能逐步逼近其真實(shí)值。但最小二乘估計(jì)僅在適當(dāng)?shù)某跏脊烙?jì)值的情況下收斂速度快，如果初始位置的估計(jì)值與真實(shí)值相差較大，迭代的次數(shù)就會(huì)很多，甚至是無法趨向于收斂。而且每一次遞歸中都需要進(jìn)行矩陣的運(yùn)算，計(jì)算量較大。本文的基于RSSI的MDS-LSE定位算法的核心為由多維定標(biāo)算法得到的位置估計(jì)值

4、作為后續(xù)基于泰勒級(jí)數(shù)展開的最小二乘估計(jì)算法的初始值代入的混合算法。由于多維定標(biāo)后的得到的位置估計(jì)值已近似準(zhǔn)確，能使最小二乘估計(jì)迅速收斂，減少計(jì)算時(shí)間，并可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，多次計(jì)算后能得到信道衰減指數(shù)自適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周邊環(huán)境。本文先在小范圍局部網(wǎng)絡(luò)情況下在MATLAB和Freescale ZigBee評(píng)估套件(1321xEVK)平臺(tái)上對(duì)引入迭代優(yōu)化的多維定標(biāo)算法進(jìn)行仿真，再在MATLAB下對(duì)本文所提出的定位算法和MDS-MAP