文献标识码:A
文章编号: 0258-7998(2014)03-0108-04
WSN传感器节点定位技术是无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)[1]的核心技术之一。目前无线传感器网络定位算法可以分为两类:基于距离的(Range-based)和与距离无关的(Range-free)[2]。参考文献[3]介绍了一种新的节点定位技术——质心算法。该算法属于距离无关的定位算法,计算的复杂度较参考文献[4]中的最小二乘法有了很大的降低,且网络生存率较强,但未知节点的定位精度不高。
为了解决质心算法定位精度不高的问题,本文提出的一种改进的质心算法。该算法与VIRE[5]算法类似,利用信号传播模型[6]在定位区域内构造虚拟参考标签的RSSI[7]信息,通过最小二乘法结合质心算法的方式,进一步缩小了未知节点的估计区域。实验证明,虽然该算法的计算复杂度有所增加,但定位的精确度有了进一步的提高,约为33%。
1 相关工作介绍
1.1 VIRE算法
VIRE系统阅读器Rp1和参考标签Lm1(p1,m1∈N+)分布如图1所示,待定位标签Zq1在区域内(q1∈N+)。VIRE方法的核心思想是将每4个参考标签看作一个单元网格,再将其进一步等分为N1×N1(N1∈N+)个小网格,在小网格处加入虚拟参考标签。如图2所示。
实验组数为100次的统计平均值,由式(6)可知:
AverageError2=9.197 0 10.989°。
由图可知,当n2增加时,定位的精确度得到了提高,约为16%。但当n2=4时计算的次数较n2=2时增加了一倍,从而提高了计算的复杂度。
3.2 改进算法与原算法定位精确度的比较
改进的质心算法与传统质心算法的比较,如图8所示。
对改进算法进行300次仿真,由式(6)可知: AverageError1=5.295 9 7.907 8°。通过仿真结果可知,改进的质心算法较传统的质心算法,定位精确度提高了约33%。但改进的质心算法由于加入了最小二乘法,使得计算的次数较传统的质心算法有了明显的增加,也就增加了计算的复杂度。
3.3 仿真分析
(1)在选取虚拟参考标签时,可能无法选择待测点附近的虚拟参考标签,或者是所选择的虚拟参考标签有重复,从而造成误差过大。这可能与无线信号传播模型有关,因为信号不是在自由空间中传输,受到了外界环境的干扰。可以通过多次测量,再取统计平均,达到减小误差的目的。本文通过取统计平均减小了误差,但还需进一步改进。
(2)本文通过增加计算的次数来换取定位精确度的提
高。在未来,需要进一步试验新算法,在不增加计算复杂度的基础上,进一步提高定位的精确度。
无线传感器网络中节点定位一直是该领域的热点问题之一。本文结合VIRE系统,提出了一种改进的质心算法。该算法计算的复杂度有所增加,待测节点的定位精度较传统质心算法有一定的提高,在一定程度上解决了传统质心算法定位精度较低的问题。
参考文献
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