论文距离无关传感器网络定位算法是关于对不知道怎么写传感器网络论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文传感器网络论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
【 摘 要 】 针对无线传感器网络节点定位问题,文章首先简单地论述了几种较为经典的距离无关定位算法并对它们进行了比较,然后对近3年提出的部分优化的距离无关定位算法进行了介绍,并对其存在的优缺点进行了分析和讨论.
【 关键词 】 无线传感器网络；距离无关；定位
1 引言
在大规模无线传感器网络中,节点自动定位是一项比较关键的技术,因为感知数据只有在具备位置信息的情况下才有意义.当前传感器定位算法主要包括基于距离和距离无关这两大类.基于距离的定位技术能够提供比较准确的节点位置信息,但它需要较高的硬件成本和通信开销.相比较而言,距离无关定位方法由于没有节点间距离或角度测量信息,它所提供的定位准确性通常比基于距离的定位技术要低.但是,在许多对定位准确性要求不是很高的应用场景,无需额外测距硬件的距离无关定位技术显示出了很高的优越性和性价比.所以,距离无关定位技术也得到了人们广泛的关注.特别是近几年,人们陆续提出了很多性能不错的距离无关定位算法.
2 典型的距离无关定位算法
无线传感器网络中,典型的距离无关定位算法主要有质心算法、DV-Hop算法、Amorphous算法、APIT算法等.
2.1 质心算法
Nirupama Bulusu等人提出一种室外定位算法,该算法仅仅与网络连通性有关,即质心算法.质心算法的主要思想是设定时间段T,锚节点每过T时间,就定期的向邻居节点发送消息,该消息包含锚节点位置信息和工作标识号等,未知节点接收邻居锚节点广播的消息,当接收到的消息数量大于某一阈值K,或者过了某一时间t后消息数量没有变化,就确定自身位置为这些信标节点所组成的多边形的质心：（Xest,Yest）等于（X,Y）,其中（Xi,Yi）为未知节点能够接收到其分组的信标节点坐标.
2.2 DV-Hop算法
根据距离矢量路由原理,Dragos Niculescu等人提出一系列分布式定位算法,DV-Hop算法就是其中之一.该算法基本思想是通过路由方法计算未知节点和锚节点之间的最少跳数,用己知的锚节点间的距离和跳数,估算出每一跳的平均距离,即平均跳距,使用最少跳数乘以平均跳距来代替未知节点到锚节点的距离,当未知节点获得到3个或3个以上的锚节点距离,就可以采用极大似然估计法或三边测量法求出节点的位置.
2.3 Amorphous算法
Amorphous算法是由MIT的Radhika Nagpal等人根据经验数据提出来的一种定位算法.该算法过程可以划分为三个部分：（1）和DV-Hop算法相同,通过路由方法计算出未知节点到锚节点的最少跳数hopmin；（2）假设无线传感器网络中每个节点的通信半径R都相同,把通信半径R作为平均跳距,通过计算最少跳数hopmin.乘以平均跳距求出节点间的距离；（3）当己知未知节点到3个或3个以上锚节点间的距离,就可以利用三边测量法或极大似然估计法求出未知节点的位置.该算法把通信半径作为平均跳距,在实际应用中误差较大.
2.4 APIT算法
APIT算法是由弗吉尼亚大学的He等人根据最佳三角形内点测试法PIT提出的一种定位算法.为了将三角形内点测试法运用到静态环境中,提出了近似的PIT（即APIT）定位算法.如图1所示,假设从未知节点M的邻居节点中任意选一个与节点M位置相比较,若不存在同时靠近或远离三个锚节点A, B, C的邻居节点,那么节点M在锚节点A, B, C组成的三角形内；反之,节点M在锚节点A, B, C组成的三角形外.
在近似三角形内点测试算法中,未知节点任选三个能与之通信的锚节点,测试未知节点自身是否在这三个锚节点构成的三角形内.选择不同的锚节点构成不同的三角形继续测试,直到所有三角形都测试过.最后确定判定节点在三角形内的所有三角形集合的交集,计算该交集的质心,即为未知节点的位置.
2.5 MDS-MAP算法
密苏里哥伦比亚大学的Yi Shang等人采用一种源自心理测量学和精神物理学的数据分析技术——多维定标（Multidimensional Scaling）,提出了MDS-MAP算法.可在Range-free和Range-based两种条件下根据网络配置分别实现相对和绝对定位.
该算法可划分为三个阶段：
第一阶段是生成距离矩阵,如果节点不能通过测距技术求出节点之间的距离,就采用最短路径算法求出节点间的距离,生成距离矩阵；
第二阶段是估算相对位置,对上一阶段生成的距离矩阵采用MDS技术,计算出各个节点在整个网络上的相对位置；
第三阶段是把相对坐标转换为绝对坐标,当网络中锚节点数量足够时,通过线性变换完成相对坐标到绝对坐标的转换.
3 典型距离无关定位算法比较
几种算法的比较如表1所示.质心算法完全基于网络的连通性,把各邻居节点的坐标先相加然后取平均值,实现较为简单,且计算复杂度较低,但是它需要布置较多的信标节点；DV-Hop算法是先让信标节点计算平均每跳距离,然后根据平均距离计算自己的实际距离,相对于质心算法来说DV-Hop算法的计算复杂度要高,但对节点的硬件要求较低,实现起来简单,不足之处是存在较大的误差；APIT算法在网络平均连通较大的情况下定位精度极高,方法简单易行,且通信量和计算量小,易于扩展,性能稳定,但对信标节点密度要求极大,而且需要未知节点周围的节点尽可能分布均匀且密集；Amorphous算法采用类似于DV-Hop算法的原理,不同点在于要求在网络部署前离线计算平均每跳距离,以节点的通信半径代替了实际的节点平均每跳距离,相对误差较大,定位精度也不高,网络的扩展性差,对信标节点的密度要求高.
总而言之,在距离无关定位算法中,通信复杂度和计算复杂度是高的定位精度的关键因素,若想取得理想的定位效果,必须以大量的通信开销和计算开销为前提.所以,目前各个定位算法研究的主要目的就是在保证一定定位精度的基础上,将通信开销和计算开销最大限度的降低.
总结:本论文为您写传感器网络毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
参考文献：
1、 一种无线传感器网络路由协议LEACH改进算法 摘 要：针对低功耗自适应集簇分层型协议LEACH（low energy adaptive clustering hierarchy）的节点生命周。
2、 无线传感器网络定位理论和算法 摘 要：无线传感器网络在目前社会发展和个人生活中有着广泛的应用，作为无线传感器网络设计实现及应用当中的关键组成部分，定位技术承担了提供位置信息服。
3、 基于蚁群算法的无线传感器网络路由优化 摘要：在无线传感网络不断应用到人们各个领域中，人们对于网络的服务质量要求也越来越高，所以就要保证服务质量实现网络负载均衡，提高网络的寿命。在此背。
4、 基于安全性的无线传感器网络时钟同步算法 摘 要： 无线传感器网络存储能力不高，导致以往提出的无线传感器网络时钟同步算法的安全性能不高、同步误差较大，现提出基于安全性的无线传感器网络时钟。
5、 无线传感器网络多汇聚节点分簇算法 摘 要： 为解决大规模无线传感器网络的节点通信效率问题，提出无线传感器网络的一种多汇聚节点分簇算法，针对拥有多个汇聚节点的监控区域，对网络进行层。