DV-HOP定位算法.ppt

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1、无线传感器网络的定位技术主要内容1引言2定位技术分类3DV-HOP定位算法4性能指标引言无线传感器网络：指一种在监测区域内随机部署的传感器节点通过无线通信方式形成的多跳、自组织的分布式网络。定位技术的研究意义：节点的感知数据必须与位置相结合，离开位置信息，感知数据是没有意义的，如环境监测、医疗、森林火灾监控等。引言当前对节点定位问题的研究一般都基于以下前提:(1)网络中有一定比例的节点位置己知或具有GPS定位功能，这些位置已知的节点可作为定位参考点。因为GPS模块价格昂贵、能量消耗大，而且受工作环境的限制，所以网络中少数节点通过GPS定位。(2)节点具有与邻近节点通信的能力。(3)节

2、点不具有自主移动能力。主要内容1引言2定位技术分类3DV-HOP定位算法4性能指标定位技术的分类根据定位过程中是否需要测量实际节点间的距离，定位算法可分为基于测距(Range-Based)的定位算法和无需测距(Range-Free)的定位算法。需要测量相邻节点间的绝对距离或方位，并利用节点间的实际距离来计算未知节点的位置。无需这些测量信息，而是根据网络连通性等信息，利用节点间的估计距离计算节点位置。无需测距的定位基于测距的定位Range-Based&Range-Free特点比较定位精度相对较高，但对额外的硬件设施要求也比较高成本低、功耗小、抗测量噪声能力强、硬件设备简单无需测距技术的

3、定位基于测距的定位基于测距的算法基于接收信号角度的定位(AOA)基于信号传播时间差定位（TDOA）基于接收信号强度的定位（RSSI）基于信号传播时间的定位（TOA）基于测距的定位算法无需测距Amorphous算法DV-HOP定位算法APIT质心定位算法无需测距的定位算法集中式计算&分布式计算根据在定位过程中是否把信息传送到某个后台中心或服务器进行节点坐标的计算把所需信息传送到某个中心节点(例如，一台服务器)，并在那里进行节点定位计算的方式指依赖节点间的信息交换和协调，由节点自行计算的定位方式。集中式计算分布式计算定位的基本方法三边测量法三角测量法极大似然估计法Min-max算法三边测

4、量法已知A、B、C三个节点的坐标，以及它们到未知节点D的距离，确定节点D的坐标。若在测距过程中存在误差，上述三个圆无法交于一点，用存在误差的d1、d2、d3去解上述方程时便无法得到正确解。因此，在实际计算坐标时，一般不采用上述解方程的方法，而采用极大似然估计或其他数值解法。三边测量法缺点三角测量法已知A、B、C三个节点的坐标，节点D相对于节点A、B、C的角度，确定节点D的坐标；转换为三边测量法。极大似然估计法已知1、2、3等n个节点的坐标，及它们到未知节点D到距离，确定节点D的坐标；最小均方差估计算法。极大似然估计法使用标准的最小二乘法可以得到未知节点的坐标为Min-max算法Min

5、-Max算法的基本思想是依据未知节点到各锚节点的距离测量值及其坐标构造若干个限制框(bounding-box)，即以锚节点为圆心，未知节点到该锚节点的距离测量值为半径所构成圆的外接正方形，正方行交叉区域的几何中心即为未知节点的估计坐标。如下图所示，说明了有3个锚节点估计距离时的工作原理，锚节点A（xi,yi)的限制框的4个顶点的计算如下式所示：为未知节点M到锚节点A的测量距离。Min-Max算法这些限制框的交集通过下式计算。当未知节点可利用的锚节点多于3个时，将其转化为组分别计算并取其平均值。主要内容1引言2定位技术分类3DV-HOP定位算法4性能指标DV-HOP算法DV-HOP定位

6、算法具有方法简单，定位精度较高的特点，它是利用距离矢量路由和GPS定位的思想提出的一系列分布式定位方法之一。指依赖节点间的信息交换和协调，由节点自行计算的定位方式。DV-HOP算法的3个阶段第1阶段：网络中的各参考节点通过典型的距离矢量交换协议向邻居节点广播自身位置信息分组，使得网络中的所有节点获得距参考节点的最小跳数信息。左图是一个由9个节点组成的小型传感器网络。L1L2L3为三个参考节点剩余的都为未知节点，对节点A定位DV-HOP算法的3个阶段：为锚节点i与锚节点j的坐标：为锚节点i与锚节点j之间的实际距离：为锚节点i到锚节点j之间的跳数：以锚节点i为基准，计算出的平均每跳距离M

7、：锚节点总个数：锚节点i的平均每跳距离的权值DV-HOP算法的3个阶段-无偏估计准则第2阶段：每个参考节点利用其它参考节点的位置信息和相隔最小跳数来计算平均每跳距离，并将其作为一个校正值广播至网络中。当接收到校正值后，节点根据跳数计算与参考节点之间的距离。平均每跳距离当获得每个参考节点的平均每跳距离后，需要将其广播至网络中的其他节点。未知节点接收到的平均每跳距离有两种方法：方法1中未知节点仅记录接收到的第1个平均每跳距离，并转发给邻居节点；方法2中未知节点