楊慧

摘 要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為信息采集及處理技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中能夠?qū)崟r(shí)采集信息，獲取檢測對象信息。傳感器應(yīng)用基礎(chǔ)條件為節(jié)點(diǎn)之間協(xié)調(diào)的定位，文章對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式定位算法深入了解，能夠?qū)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式定位算法發(fā)展趨勢進(jìn)行了解。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；自身定位；定位；仿真

前言

伴隨著無線通信技術(shù)與微電子技術(shù)快速發(fā)展建設(shè)，多功能傳感器正在快速發(fā)展建設(shè)，傳感器逐漸向小體積及智能化方向發(fā)展，功能越加完善。但是由于傳感器節(jié)點(diǎn)在確定上面，存在不可控特征，大部分節(jié)點(diǎn)位置都通過提前在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)定。無線傳感器在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須借助節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地區(qū)位置信息，精確對信息來源進(jìn)行了解。定位算法在應(yīng)用過程中，能夠?qū)?jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地區(qū)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而對節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行精確判斷。

1 分布式定位算法

正常情況下，分布式定位算法主要由三個(gè)模塊構(gòu)成，分別為確定未知節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)距離模塊、計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置模塊及精確節(jié)點(diǎn)位置模塊。在不同分布式定位算法模塊內(nèi)，都具有多種可以選擇的算法類別。

1.1 節(jié)點(diǎn)距離模塊內(nèi)算法

1.1.1 RSSI算法。RSSI算法是在了解節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率情況下，對節(jié)點(diǎn)接受功率進(jìn)行檢測，進(jìn)而對傳播功耗進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)用理論模型及信號傳播模型，將功耗轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)點(diǎn)距離。

（d）表示節(jié)點(diǎn)在d距離情況下，節(jié)點(diǎn)之間的信號強(qiáng)度；pT表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離為d情況下，節(jié)點(diǎn)之間信號損失功能。RSSI方法是基于射頻信號強(qiáng)度，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)濟(jì)成本較為低廉，比較適合在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署上面應(yīng)用，因此具有良好發(fā)展前景[1]。

1.1.2 Dv-distance算法。Dv-distace算法在實(shí)際應(yīng)用過程中，計(jì)算較為簡單，主要對節(jié)點(diǎn)之間計(jì)算之后，對錨節(jié)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行計(jì)算。該算法是以錨節(jié)點(diǎn)作為計(jì)算基礎(chǔ)，所發(fā)送的信號都具有針對性信息，其中包含信號身份、位置及長度。節(jié)點(diǎn)信息在接受完畢之后，主要是對節(jié)點(diǎn)發(fā)送距離檢測完畢之后，在條件允許范圍內(nèi)，對消息進(jìn)行傳播。與此同時(shí)，該算法另一個(gè)約束條件為，節(jié)點(diǎn)在接受到以前信息之后，信息錨節(jié)點(diǎn)長度要小于信息路徑情況下，該信息才能夠允許發(fā)送，對信息內(nèi)容進(jìn)行更新，最后找到不同節(jié)點(diǎn)之間最短儲存路徑，并且對該路徑進(jìn)行儲存。Dv-distance算法雖然具有十分顯著優(yōu)勢，但是計(jì)算上面還存在一定缺點(diǎn)。算法在對距離信息計(jì)算主要是在跳躍狀態(tài)下進(jìn)行傳播，測距誤差顯著提升，計(jì)算偏差較大[2]。

1.1.3 Dv-hop算法。Dv-hop算法在實(shí)際應(yīng)用過程中，能夠有效克服dv-distance算法所存在的缺陷，借助計(jì)算跳數(shù)方式獲取網(wǎng)絡(luò)信息，能夠有效解決累加出現(xiàn)誤差情況。定位算法主要可以劃分為兩個(gè)流程，也就是信息需要傳播兩次。在第一個(gè)階段內(nèi)，主要通過廣播模式，對不同位置信息進(jìn)行傳播，了解相近節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)在接一個(gè)數(shù)據(jù)包之后，需要對原有數(shù)據(jù)包進(jìn)行對比，最新接受的數(shù)據(jù)包跳數(shù)要小于原有數(shù)據(jù)包跳數(shù)情況下，需要對數(shù)據(jù)包跳數(shù)信息進(jìn)行更新，進(jìn)而找到一種新型節(jié)點(diǎn)路徑。最新數(shù)據(jù)包跳數(shù)在大于原有數(shù)據(jù)包跳數(shù)情況下，新型數(shù)據(jù)包就應(yīng)該丟棄，數(shù)據(jù)包也就不在進(jìn)行傳播。廣播在第一階段處理之后，可以對錨節(jié)點(diǎn)跳數(shù)及節(jié)點(diǎn)距離進(jìn)行了解，同時(shí)能夠?qū)?jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息進(jìn)行儲存；在第二階段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)主要通過計(jì)算平均距離方式，對不同節(jié)點(diǎn)平均距離進(jìn)行計(jì)算。節(jié)點(diǎn)在接受數(shù)據(jù)包之后，數(shù)據(jù)包內(nèi)信息需要添加到節(jié)點(diǎn)表內(nèi)，進(jìn)而傳輸?shù)较嘟?jié)點(diǎn)上面，數(shù)據(jù)包id重復(fù)之后，自動進(jìn)行丟棄。在經(jīng)過第二階段處理之后，能夠?qū)θ抗?jié)點(diǎn)跳數(shù)距離進(jìn)行了解，計(jì)算跳數(shù)平均距離。

1.2 計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置模塊

在計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置模塊內(nèi)，主要可以借助節(jié)點(diǎn)機(jī)關(guān)方式對未知節(jié)點(diǎn)初始位置進(jìn)行了解，計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置模塊可選算法主要為三邊測量法。

三邊測量法屬于最為簡單定位方法，以二維平面圖形作為基礎(chǔ)，在對未知節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)距離計(jì)算上，可以通過未知節(jié)點(diǎn)作為圓心，以距離作為計(jì)算半徑，對未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，了解未知節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的距離，借助圓角點(diǎn)模式，能夠?qū)ξ粗?jié)點(diǎn)位置進(jìn)行了解[3]。

1.3 定位求精模塊算法

在定位求精模塊內(nèi)，主要目的是以第二階段進(jìn)行更加精確計(jì)算。在良好條件之下，節(jié)點(diǎn)計(jì)算精確程度也無法顯著提升。主要原因是由于在前兩個(gè)階段內(nèi)，尚未獲取針對性信息。研究人員之所以提出定位求精模塊，主要是對節(jié)點(diǎn)位置信息更新上面，對不同節(jié)點(diǎn)距離進(jìn)行計(jì)算。在每個(gè)流程進(jìn)行計(jì)算過程中，節(jié)點(diǎn)可以通過廣播對鄰近節(jié)點(diǎn)及未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，了解鄰近節(jié)點(diǎn)位置及距離，進(jìn)而通過多邊形算法對未知節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算。在大多數(shù)情況下，節(jié)點(diǎn)之間距離十分有限，這就需要尋到到一個(gè)新節(jié)點(diǎn)位置，進(jìn)而提高節(jié)點(diǎn)位置精確性。經(jīng)過多次演變之后，節(jié)點(diǎn)在更新收斂之后，能夠有效提高節(jié)點(diǎn)位置精確性，進(jìn)而獲取節(jié)點(diǎn)最終位置[4]。

2 算法比較和改進(jìn)建議

本文所分析的方法全部為分布式定位算法，具有良好拓展性能，也就是不同節(jié)點(diǎn)在計(jì)算過程中，和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模之間并沒有任何直接性關(guān)聯(lián)。就能耗層面來說，不同計(jì)算方法在針對情境不同，部分算法在通信開銷上應(yīng)用；就覆蓋率層面來說，算法覆蓋率和節(jié)點(diǎn)之間有著緊密關(guān)聯(lián)，通過對節(jié)點(diǎn)及未知節(jié)點(diǎn)距離進(jìn)行計(jì)算，能夠有效提高節(jié)點(diǎn)計(jì)算覆蓋率。由此可知，節(jié)點(diǎn)在具有較高計(jì)算能力情況下，節(jié)點(diǎn)密度程度較高，主要可以選擇euclidean算法進(jìn)行計(jì)算。分布式定位算法在網(wǎng)絡(luò)成本及兼容性上面雖然具有十分顯著優(yōu)勢，但是計(jì)算難度較高，作者在初始階段通過多邊形算法替代max算法，將二次方程組轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮畏匠探M，有效解決乘法復(fù)雜計(jì)算問題，并且進(jìn)行仿真處理。分布式定位算法在改進(jìn)之后，分布式定位算法定位精度顯著提升，通過計(jì)算成本大約降低了80%。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)要是具有較高能耗靈敏性，改進(jìn)分布式定位算法具有良好發(fā)展前景[5]。

3 結(jié)束語

本文主要對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式定位算法進(jìn)行計(jì)算，并且對分布式定位算法進(jìn)行了處理，在對不同分布式定位算法性能進(jìn)行對比分析之后，提出針對性意見，最后對分布式定位算法研究方向進(jìn)行了展望。

參考文獻(xiàn)

[1]余木琪，鄧平.一種基于CKF的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式定位算法[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，07：1041-1045.

[2]王其華，郭戈.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于雙支持向量回歸的分布式定位算法[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，08：2930-2936.

[3]王巍.基于SemidefineProgramming算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，03：6-7.

[4]燕春，陳強(qiáng)，齊煒.可擴(kuò)展、全分布式的基于連通度定位算法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的研究與實(shí)現(xiàn)[J].硅谷，2012，09：97+103.

[5]洪月華.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式數(shù)據(jù)挖掘算法研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2012，12：167-170+179.