采用分层结构的无线传感器网络室内三维定位算法研究与设计.pdfVIP

采用分层结构的无线传感器网络室内三维定位算法研究和设计 摘 要 节点定位技术是无线传感器网络得到广泛应用的关键技术之一。对于定位技术已经有很多研究，但面向室内三维定位的研究 较少，也没有推出有效的定位算法。本研究分析了现有的二维定位算法和个别依赖额外硬件三维定位算法后，通过分析建筑物中节 点水平分层分布的特点，提出了分层结构的定位思想和投影测距算法，仿真结果显示该算法比原算法在参考点比例较低的情况下表 现出更好的鲁棒性和稳定性。 关键词 室内三维定位，无线传感器网络，分层结构，DV-Hop 中图分类号 TP393 Three Dimensional Localization Algorithm base on Layered Structure for Indoor WSN Abstract : Localization is a key technology in wireless sensor network (WSN), while localization in three dimensional environments is very popular and will leading the future development of localization technology. This paper introduced some of the typical existing localization algorithms, analyzing their advantages and disadvantages. We proposed a layered structure concept and projection based distance measuring method by analyzing the node deployment in buildings for indoor WSN algorithm named LS3D, based on one of the typical range-free localization algorithm DV-Hop. Simulation results show that improved method has a better performance in robustness and stability in networks with few beacons. Key words: Indoor 3D localization, WSN, Layered Structure, DV-Hop EEACC：6150P；7230 1 引言 基于角度的定位等[7][8][9] 。Jian Ma等人所提出的定位方式[10] ， 无线传感网络由大量随机部署的节点组成，因此网络中 则是将所有的节点皆利用探测其与周围节点的位置关系，分 大部分节点的位置是未知的。然而对于大多数应用，不知道 别建立出属于该节点的坐标系统。之后再利用结合每一个节 节点位置的感知数据是没有任何意义的[1] 。传感器节点必须 点之坐标系统，逐步将所有节点的坐标系统予以合并，以建 知道自身位置才能说明“在什么位置或区域发生了什么特定 构一总体之坐标系。还有一些研究者通过网络拓扑形状分割 的事情”[2] 。传感器节点定位技术是无线传感网络的关键技术 [11] 、移动节点辅助[12] 、曲线拟合[13]和凸包划分[14]等思想的 之一，是深入研究无线传感网络其它相关技术的基础，对于 定位算法也具有一定的参考性。 无线传感器网络技术发展和应用推广具有重要的支撑作用。 随着全球定位系统(GPS)技术的成熟，获得节点的位置也 基于无线传感网络的室内定位技术已经在商业、公共安 可以通过给节点安装 GPS 接收器直接获得，但受其价格、体 全和军事等应用上成为研究热点，如部署在工厂监测设备， 积、功耗、信