基于MCL算法的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)

　　2 MCL算法優(yōu)化

　　傳感器節(jié)點(diǎn)在計(jì)算資源與存儲(chǔ)資源等方面一般比較緊缺，可通過多邊形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試
測(cè)試

二極管，電磁閥

法首先近似確定節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行方向，該方法完全基于節(jié)點(diǎn)間的連通性，僅需要信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)位置廣播信息，因此對(duì)節(jié)點(diǎn)沒有額外的功耗和硬件需求。圖3為多邊形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法的一種情況，如圖3(a)假設(shè)M獲得與A之間的跳數(shù)為4，則節(jié)點(diǎn)1與A之間的跳數(shù)為3，節(jié)點(diǎn)2與A之間跳數(shù)為5；M獲得與B之間的跳數(shù)為3，則節(jié)點(diǎn)2與B之間的跳數(shù)為2，節(jié)點(diǎn)1與B之間的跳數(shù)為4。當(dāng)M移動(dòng)到節(jié)點(diǎn)1位置，則可以得出節(jié)點(diǎn)M靠近了節(jié)點(diǎn)A遠(yuǎn)離了節(jié)點(diǎn)B，可以得出節(jié)點(diǎn)M不能同時(shí)靠近或遠(yuǎn)離三個(gè)頂點(diǎn)，必定在三角形內(nèi)部，當(dāng)節(jié)點(diǎn)M同時(shí)靠近或遠(yuǎn)離三個(gè)頂點(diǎn)．必定在三角形外部。對(duì)圖3(b)當(dāng)節(jié)點(diǎn)M從三角形ABC內(nèi)離開進(jìn)人三角形ABD中時(shí)，即可得到節(jié)點(diǎn)的大致運(yùn)行方向。則式(2)的濾波條件可簡化為

　　此處的T'為節(jié)點(diǎn)N在區(qū)域ABD內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)可以偵聽到而節(jié)點(diǎn)N本身無法偵聽到的全部信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

　　對(duì)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行方向的估計(jì)可大大減少MCL算法的位置預(yù)測(cè)和位置濾波階段的計(jì)算量，節(jié)省了節(jié)點(diǎn)的能耗。并且更加容易濾除與觀測(cè)值不一致的位置．提高定位精度。

　　3 算法性能*價(jià)

　　在一定的通訊開銷和硬件配置條件下，評(píng)價(jià)一種節(jié)點(diǎn)定位方法優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)是位置估計(jì)精度的高低。通過仿真對(duì)MCL．定位算法、改進(jìn)后的MCL，定位算法和質(zhì)心定位(Centroid)算法進(jìn)行了比較。

　　仿真實(shí)驗(yàn)過程中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)以及算法的相關(guān)參數(shù)都是不斷變化的。節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在一個(gè)500 m×500 m的矩形區(qū)域內(nèi)。而且假定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與普通節(jié)點(diǎn)的無線傳輸距離為恒定值r(r=50 m)，節(jié)點(diǎn)的位置信息廣播之間的時(shí)間間隔為固定值tu并且以節(jié)點(diǎn)在每一時(shí)間段tu內(nèi)移動(dòng)的距離r表示節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度。

　　由圖4(a)可以看出，MCL定位算法的精度在初始階段會(huì)隨著時(shí)間變化提升很快并進(jìn)入穩(wěn)定階段，在穩(wěn)定階段，節(jié)點(diǎn)新的觀測(cè)值(位置濾波器
濾波器

　　凡是有能力進(jìn)行信號(hào)處理的裝置都可以稱為濾波器。在近代電信裝備和各類控制系統(tǒng)中，濾波器應(yīng)用極為廣泛；在所有的電子部件中，使用最多，技術(shù)最復(fù)雜要算濾波器了。濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，所以，對(duì)濾波器的研究和生產(chǎn)歷來為各國所重視。 [全文]

)與由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)帶來的不確定性對(duì)定位精度的影響達(dá)到某種平衡，位置估計(jì)誤差將最終穩(wěn)定在一個(gè)最小值上下波動(dòng)。可以看出MCL算法的定位精度與質(zhì)心定位算法相比有著相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。

　　圖4(b)中可以看出改進(jìn)后的MCL定位算法能夠更快的達(dá)到穩(wěn)定，并且定位精度也有了少許提升。

　　4 結(jié)語

　　本文提出了將MCL算法應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位中。在節(jié)點(diǎn)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況下，不需要配備額外的硬件設(shè)施，就可以獲得較高的定位精度,解決了具有移動(dòng)性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定位問題。并在算法初始階段結(jié)合質(zhì)心算法進(jìn)行定位．通過估計(jì)節(jié)點(diǎn)方向來簡化算法，優(yōu)化了MCL算法的定位性能。