牛一博

隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普遍運(yùn)用，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究也越來(lái)越被重視，路由問(wèn)題是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最值得研究的問(wèn)題。路由問(wèn)題可以描述為當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)到傳感器區(qū)域內(nèi)，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)偵測(cè)到目標(biāo)，把目標(biāo)位置傳遞給用戶用以檢索應(yīng)用。本文運(yùn)用協(xié)同路由技術(shù)，在路由信息處理上，選擇基于網(wǎng)格的序列貝葉斯濾波法。最后根據(jù)上述理論在Matlab平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格序列貝葉斯濾波的仿真，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)簇網(wǎng)格貝葉斯濾波法定位。

一、緒論

集成了傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是因特網(wǎng)從虛擬世界到物理世界的延伸。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最主要的功能和特征就是能夠結(jié)合邏輯信息世界與現(xiàn)實(shí)世界，使得人們與自然互動(dòng)的方式進(jìn)行相應(yīng)的改變。

二、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)梯度化路由問(wèn)題研究

（一）路由問(wèn)題的介紹

路由問(wèn)題是用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)探測(cè)、識(shí)別并路由進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域的移動(dòng)目標(biāo)。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中，首先要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，在時(shí)限內(nèi)選擇合適的算法確定目標(biāo)狀態(tài)，并對(duì)目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、預(yù)測(cè)，并將相關(guān)信息通知給周圍節(jié)點(diǎn)或者Sink節(jié)點(diǎn)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作共同實(shí)時(shí)確定目標(biāo)。

（二）定位步驟

路由過(guò)程可以分為：探測(cè)、定位、建立運(yùn)動(dòng)方程與預(yù)測(cè)階段。探測(cè)階段是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，此階段需要大量的信號(hào)處理計(jì)算。目標(biāo)定位方法主要有貝葉斯估計(jì)法和卡爾曼濾波法，本文選用序列貝葉斯濾波法。建立運(yùn)動(dòng)方程是進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的過(guò)程。預(yù)測(cè)階段是預(yù)測(cè)目標(biāo)下幾個(gè)時(shí)刻的位置和速度等，據(jù)此進(jìn)行任務(wù)資源分配。

（三）路由算法的性能指標(biāo)

無(wú)線傳感器的功能和屬性對(duì)其實(shí)際的應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響，那么網(wǎng)絡(luò)性能的標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用評(píng)價(jià)體現(xiàn)在這些方面。

1.能量有效：網(wǎng)絡(luò)在對(duì)請(qǐng)求數(shù)量進(jìn)行處理時(shí)需要擁有有效的能量。

2.網(wǎng)絡(luò)的壽命：從網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)應(yīng)用一直到最后用戶不能從其身上獲取到需要的信息位置這個(gè)過(guò)程中的時(shí)間。

3.時(shí)間延遲：發(fā)出請(qǐng)求到接收到應(yīng)答信息所需要的時(shí)間。

4.魯棒性：網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性。

三、網(wǎng)格序列貝葉斯濾波實(shí)現(xiàn)定位

（一）貝葉斯估計(jì)法的介紹

貝葉斯定理的定義主要是隨機(jī)事件A和B的概率的關(guān)系表達(dá)為：

四、算法仿真

（一）仿真過(guò)程

利用二維數(shù)組存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。設(shè)置初始信任度為一個(gè)1×2的區(qū)域。根據(jù)最大移動(dòng)速度為2米/秒，利用加法計(jì)算出的區(qū)域。根據(jù)節(jié)點(diǎn)門限值4，遍歷傳感器節(jié)點(diǎn)，當(dāng)其與信任度距離小于4時(shí)，就將這個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)為可工作節(jié)點(diǎn)。為了方便仿真，把已經(jīng)選定為工作節(jié)點(diǎn)的傳輸距離進(jìn)行排序，選測(cè)距離最近的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為主副節(jié)點(diǎn)。根據(jù)選定的主副節(jié)點(diǎn)測(cè)得與目標(biāo)直接距離值確定各自節(jié)點(diǎn)的似然值，然后取其交集確定最后的似然值。

（二）仿真結(jié)果

以下是仿真結(jié)果和對(duì)結(jié)果的分析。圖1中圓點(diǎn)表示偵測(cè)區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)，白色小叉表示目標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡。

五、結(jié)語(yǔ)

本文研究了無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同定位的算法以及算法的仿真。針對(duì)上述研究引入了動(dòng)態(tài)簇、基于網(wǎng)格序列貝葉斯濾波兩種算法。本文系統(tǒng)介紹了動(dòng)態(tài)簇的建立和工作機(jī)制，詳細(xì)闡述了序列貝葉斯濾波的計(jì)算方法，以及利用網(wǎng)格法解決貝葉斯方法的閉合性的具體算法。最后本文描述了基于MATLAB平臺(tái)實(shí)現(xiàn)算法仿真的方法和仿真結(jié)果的分析。

作者單位：32238部隊(duì)信息系統(tǒng)運(yùn)維室