物联网讲座07WSN支撑技术.ppt

质心算法 基本过程 信标节点周期性向邻近节点广播信标分组，信标分组中包含信标节点的标识号和位置信息； 当未知节点接收到来自不同信标节点的信标分组数量超过某一个门限k或接收一定时间后，就确定自身位置为这些信标节点所组成的多边形的质心。 评价 简单：基于网络连通性，无信标节点和未知节点协调； 假设节点都拥有理想的球型无线信号传播模型，而实际上无线信号的传播模型； 位置估计精确度和信标节点的密度和分布有很大关系。 不定形定位算法 在不定形计算机（Amorphous Computer）上实现的定位算法。 不定形计算机是一种并行计算结构，和智能群（蚁群、鸟群、粒子群等）很相似。 本质上，不定形算法是DV-Hop算法的增强，引入了多参考点测量进行估计求精的步骤。 两个重要的参数修正： 不定形算法通过平滑（smoothing）修正节点到参考节点的梯度跳数。 采用通信半径作为每跳距离，使得节点到参考节点的最终估计距离偏大。不定形算法采用下面的公式来修正每跳距离： 无需测距的定位技术- APIT算法 近似三角形内点测试法（APIT, Approximate Point-In-Triangulation test）找到若干个由参考节点构成的三角形，则节点必然在这些三角形的交集内。使用这个交集的重心估计节点的位置。 APIT算法分四步：（1）信标交换，（2）三角形内点测试（PIT, Point-In-Triangulation testing），（3） 交集运算计算三角形的重合区域，（4）重心（COG, Center of Gravity）计算求节点的位置。 APIT算法 基本过程 未知节点首先收集其邻近信标节点的位置信息； 从这些信标节点组成的集合中任意选取三个节点，假设集合中有n个元素，那么共有Cn3种不同选取方法，确定Cn3个不同三角形，逐一测试未知节点是否位于每个三角形内部，直到穷尽所有Cn3种组合或达到定位所需精度； 计算包含目标节点所有三角形的重叠区域，并求质心； APIT定位的理论基础 PIT：最佳三角形内点测试法 PIT原理 假如存在一个方向，节点M沿着这个方向移动会同时远离或接近顶点A、B、C，那么节点M位于⊿ABC外；否则，节点M位于⊿ABC内； APIT算法的具体步骤 收集信息 未知节点收集邻近信标节点的信息，如位置、标识号、接收到的信号强度等；邻居节点之间交换各自接收到的信标节点的信息 ； APIT 测试 测试未知节点是否在不同信标节点组合成三角形内部 ； 计算重叠区域 统计包含未知节点三角形，计算所有三角形的重叠区域； 计算未知节点位置 计算重叠区域的质心位置，作为未知节点的位置 隐藏终端 基站A向基站B发送信息，基站C未侦测到A也向B发送，故A和C同时将信号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的信号都丢失了。隐藏终端多发生在大型单元中（一般在室外环境），这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝隐藏终端现象的发生。 隐藏终端2 隐藏终端可分为隐发送终端和隐接收终端。隐发送终端可通过握手协议解决，隐接收终端在单信道条件内无法解决。 暴露终端 暴露终端指发送节点覆盖范围内，而在接收节点覆盖范围外的节点。它的发送不会造成延迟，但会造成不必要的延迟 暴露终端 暴露终端可分为暴露发送终端和暴露接收终端。在单信道条件下，暴露接收终端和暴露接收终端不能解决：所有发送给暴露接收终端的报文会产生冲突，暴露发送终端也无法与目的节点握手。 拓扑控制算法（LEACH) LEACH算法： 簇头节点作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink的通信； 非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信； 簇头节点可以对所辖区域节点数据进行融合，减少网络中传输的数据； 簇头选举算法的设计，要求保证公平性 拓扑控制算法（LEACH) 每个传感器节点选择[0，1]之间的一个随机数，如果选定的值小于某一个阈值，那么这个节点成为簇头节点，计算如下： N表示网络中传感器节点的个数，k为一个网络中的簇头节点数，r为已完成的回合数，G为网络生存期总的回合数。 拓扑控制算法（LEACH) 网络按照周期工作，每个周期分为两个阶段： 簇头建立阶段： 节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头； 簇头节点广播自己成为簇头的事实； 其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该簇头节点； 簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时间片； 数据传输阶段： 节点在分配给他的时间片上发送数据； 拓扑控制算法（LEACH） 优点 优化了传输数据所需能量； 优化了网络中的数据量； 缺点 节点硬件需要支持射频功率自适应调整； 无法保证簇头节点能遍及整个网络； 物联网技术概论 5、应用层 应用层提供了传感