中文字幕无码日韩视频无码三区

一種基于apit測試的無線傳感器網絡定位算法

文檔序號:9871430閱讀(du):1681來源:國知局
一種基于apit測試的無線傳感器網絡定位算法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信網絡技術領域,設及一種基于AP 口測試的無線傳感器網絡定 位算法。
【背景技術】
[0002] 無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks,WSN)中,傳感器節點感知、采集所 需信息,并把運些信息傳輸給網絡處理,在未來萬物互聯的世界中,物體間的相對位置關系 是實現物聯網的基礎,沒有結合位置信息的傳感數據毫無意義,定位問題已成為物聯網中 的熱點問題。
[0003] AP];T算法(approximation of the perfect ?口 test)是無線定位中廣泛使用的 基本算法,該算法通過交換鄰居節點信息運種方式來模擬節點的運動過程,若未知節點的 鄰居節點同時遠離或接近ABC運S個頂點,則判斷未知節點在S角形外部,否則,未知節點 在=角形內部,W便得到各=角形的重疊區域,通過求其質屯、完成定位。
[0004] 在實際應用中,由于受到硬件條件,環境限制W及傳播模型的合理性等各種因素 的影響,測的或估計的定位結果經常會存在一定誤差,在實際操作的過程中所引起的問題 及非視距(化OS)所引起的誤差也會對定位結果產生較大影響,偏離了真實值的數據將會帶 來更高的定位誤差。
[0005] 在測距誤差對APIT定位算法影響方面,主要集中于3個方面:一方面是錯節點稀疏 時,不能組成=角形,或組成的=角形個數較少,最終確定的重疊區域較大,導致定位精度 不高;另一方面,由于邊緣效應的存在會導致在S角形邊附近的節點存在Out-To-In和In-To-Out運兩種錯誤;最后一方面,使用網格掃描法后直接使用質屯、定位都會帶來定位精度 不高的結果。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于克服上述技術存在的缺陷,提供一種基于APIT測試的無線傳感 器網絡定位算法,通過建立Voronoi圖計算出虛擬錯節點坐標,對重疊區域建立序列等級, 縮小未知節點可能存在區域,將最終確定的區域質屯、作為節點的估計坐標。
[0007] 其具體技術方案為:
[000引一種基于AP 口測試的無線傳感器網絡定位算法,包括W下步驟:
[0009] 步驟日,建立關于錯節點的Voronoi圖;進行模擬S角形內點測試(APIT),降低Out-To-In和In-To-Out的發生概率;
[0010] 步驟b,篩選合理=角形,通過網格掃描法確定重疊區域,對該區域進行空間劃分, 建立序列等級,計算各子區域的序列等級和未知節點的序列等級的相似度;
[0011] 步驟C,將契合度最高的子區域質屯、作為未知節點的估計坐標。
[0012] 進一步,所述步驟a的過程為:
[001:3]步驟al,各錯節點通過Voronoi函數建立Voronoi圖,遍歷所有交點,除去限制范圍 外的交點坐標;
[0014] 步驟a2,剩余交點坐標若在錯節點的一跳范圍內,則其位置信息作為虛擬錯節點 坐標隨錯節點廣播;
[0015] 步驟曰3,從未知節點一跳范圍內的n個錯節點中任取3個組成S角形,比較未知節 點M與S個錯節點的邊長(即信號強度,信號強度越強則距離越近,反之越遠) 取其中較短的兩條,其頂點組成S角形,選取的兩條邊分別為MA,MB,M向AB做垂線,垂足為 H,比較MC和MH的長短,若MC >肥,則M在A ABC外部,否則M在A ABC內部。
[0016] 進一步,所述步驟b的過程為:
[0017] 步驟bl,本發明認為有兩種冗余=角形應剔除,第一種為同時存在兩個小于30°角 的S角形,設AABCS邊分別為a,b,c,S個角分別為a,(6,S,則

若其中存在任意兩個值^ ^^3/2;第二種 = 角形為 A ABC的子S角形,上述兩種S角形應剔除;
[0018] 步驟b2,未知節點對每一組錯節點=角形進行一次PIT測試。網格中的數字代表未 知節點可能存在的最大區域。每個網格的初始值是0,若果測試結果表明未知節點在=角形 內部,則S角形內的網格數值加1,若果測試結果表明未知節點在S角形外部,則S角形內 的網格數值減1,之后計算=角形內所有網格的數值,最大數值所在區域即=角形重疊區 域;
[0019] 步驟b3,在未知節點的一跳范圍內取任意兩個錯節點做垂直平分線,將=角形重 疊區域劃分為多個子區域Si, S2,-'Si,計算各子區域質屯、,根據各質屯、相對于各錯節點的遠 近建立序列等級,W錯節點AB為例,在AB中垂線左側的任意一個位置至IjA的距離都比到B的 距離近,因此在區域內關于A,B的序列等級為
I按此規則建立各子區域質屯、關于鄰居錯 節點的序列等級,同時建立未知節點關于各錯節點的序列等級;
[0020] 步驟b4,計算子區域1關于錯節點的序列等級與未知節點關于錯節點的序列等級 的相似度,設兩個字符串為S,T,S = S1S2…Sn,T = tit2…tn,建立S與T的(n+l)*(n+l)階的匹 配關系矩陣10,0)(11+1)*(11 + 1) = {(1^},(0^<11,0^<11),按如下規則填充矩陣,
取矩陣右下角元素 dnn記為IcU設兩個字符串的最長公共子串長度為Ics,利用化edleman算 法求得字符串S與T的最長公共子串。建立S與T的(m+l)*(n+l)階匹配關系矩陣LCS,LCS(n+ .0 q = 0 l)*(n+l) = {dpq},(0^<,0<q^),按公式填充矩陣,dw= 0 P = O, max(dp_中,,dp一,q,dw-1) + 3明 p,q>0 其中Sp-tq (口 = 1,2...11;9 = 1,2...11),矩陣1〔5右下角元素山。即字符串8與1'的最長
[I Sp =5*^ tq 公共子串長度,記為lcs(S,T),兩個字符串比較時第一次出現不匹配字符的位置為5,即為 矩陣LD從主對角線開始第一次發生改變的元素的行下標,則兩個序列等級的相似度如公式 所示:
計算子區域2,3..i關于錯節點的序列等級與未知節 點關于錯節點的序列等級的相似度。
[0021] 與現有技術相比,本發明的有益效果為:
[0022] 本發明是在對傳統AP 口定位結果定位精度低及覆蓋率不高的情形進行詳盡分析, 針對錯節點稀疏及邊緣效應的影響所提出的算法。本發明首次將字符串匹配機制引入到無 線傳感器網絡定位問題中,并引入了全新的=角形內點測試方法,通過仿真實驗和實際環 境中來測距的實驗表明,本發明可W有效的解決邊緣效應及最終確定定位區域較大的問 題,定位精度有顯著提高,且本發明與其他無需測距的定位算法相比有合理的通信開銷及 良好的魯棒性。
[0023] 本算法的定位誤差顯著小于原始APIT定位算法的定位誤差。在對未知節點進行定 位時,鮮有偶然因素或操作原因引起的較大誤差,因此本算法表現出了較優異的性能。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明基于AP 口測試的無線傳感器網絡定位算法流程圖;
[0025] 圖2為PIT測試原理圖;
[00%]圖3為網格掃描法不意圖;
[0027] 圖4為本發明定位結果樣本分布示意圖;;
[0028] 圖5為匹配算法流程圖;
[0029] 圖6為本算法實驗方案示意圖;
[0030] 圖7為本算法定位結果說明示意圖。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結合具體附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0032] 如圖1所示,本發明基于APIT測試的無線傳感器網絡定位算法,通過建立Voronoi 圖計算出虛擬錯節點坐標,對重疊區域建立序列等級,縮小未知節點可能存在區域,將最終 確定的區域質屯、作為節點的估計坐標。
[0033] 其主要包括W下步驟:
[0034] 步驟日,建立關于錯節點的Voronoi圖;進行模擬S角形內點測試(APIT),降低Out-To-In和In-To-Out的發生概率;該步驟的具體過程為:
[0035] 步驟al,各錯節點通過Voronoi函數建立Voronoi圖,遍歷所有交點,除去限制范圍 外的交點坐標;
[0036] 步驟a2,剩余交點坐標若在錯節點的一跳范圍內,則其位置信息作為虛擬錯節點 坐標隨錯節點廣播;
[0037] 步驟曰3,從未知節點一跳范圍內的n個錯節點中任取3個組成S角形,比較未知節 點M與S個錯節點的邊長(即信號強度,信號強度越強則距離越近,反之越遠) 取其中較短的兩條,其頂點組成立角形,如圖2所示,選取的兩條邊分別為M,MB,M向AB做垂 線,垂足為H,比較MC和MH的長短,若MC> HC,則M在A ABC外部,否則M在A ABC內部。
[0038] 步驟b,篩選合理=角形,通過網格掃描法確定重疊區域,對該區域進行空間劃分, 建立序列等級,計算各子區域的序列等級和未知節點的序列等級的相似度;該步驟的具體 過程為:
[0039] 步驟bl,本發明認為有兩種冗余=角形應剔除,第一種為同時存在兩個小于30°角 的S角形,設A ABCS邊分別為a,b,C,S個角分別為a,0,S,則

,若其中存在任意兩個值^ ^^3/2;第二種 = 角形為 A ABC的子S角形,上述兩種S角形應剔除;
[0040] 步驟b2,未知節點對每一組錯節點=角形進行一次PIT測試。如圖3所示,網格中的 數字代表未知節點可能存在的最大區域。每個網格的初始值是0,若果測試結果表明未知節 點在S角形內部,則S角形內的網格數值加1,若果測試結果表明未知節點在S角形外部, 則=角形內的網格數值減1,之后計算=角形內所有網格的數值,最大數值所在區域即=角 形重疊區域;
[0041] 步驟b3,在未知節點的一跳范圍內取任意兩個錯節點做垂直平分線,將=角形重 疊區域劃分為多個子區域Si, S2,-'Si,計算各子區域質屯、,根據各質屯、相對于各錯節點的遠 近建立序列等級,W錯節點AB為例,在AB中垂線左側的任意一個位置至IjA的距離都比到B的 距離近,因此在區域內關于A,B的序列等級為
,按此規則建立各子區域質屯、關于鄰居錯 節點的序列等級,同時建立未知節點關于各錯節點的序列等級;
[0042] 步驟b4,計算子區域1關于錯節點的序列等級與未知節點關于錯節點的序列等級 的相似度,設兩個字符串為S,T,S = slS2…Sn,T = tlt2…tn,建立S與T的(n+l)*(n+l)階的匹 配關系矩陣10,0)(11 + 1)*(11 + 1) = {(1^},(0^<11,0^<11),按如下規則填充矩陣,
,取矩 陣右下角元素 dnn記為IcU設兩個字符串的最長公共子串長度為Ics,利用化edleman算法求 得字符串S與T的最長公共子串。建立S與T的(m+l)*(n+l)階匹配關系矩陣LCS,LCS(n+l)*(n 0 q = 〇 + l) = {d
當前第1頁1 2 
網友(you)詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1