一種基于蒙特卡羅法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法研究.pdf

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1、第23卷第4期傳感技術(shù)學(xué)報(bào)V0l_23No.42010年4月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr.2010AStudyofMobileNodeLocalizationAlgorithmBasedonMCLforWirelessSensorNetworksHUANGMeigen,CHANGXinfeng(ComputerScienceofChongQingofPostsandTelecommunications,Chongqing400065,China)Abstract:Localizatio

2、nisextremelycriticalformanyapplicationsinwirelesssensornetworks.Thispaperresearchesthemobilewirelesssensornetworkslocalizationalgorithmwhichcanbeusedfortheanchornodestaticandlocaliza—tionnoderandommotion.weproposeandanalyzeavariationoftheMonteCarloLocalization(MCL)algo

3、rithm.rI'henodemotionmodel,themotionforecast,andthelocationfilterarediscussedindetail.Viasimulation.theimprove.mentmethodhasoutstandingperformanceindifferentdensityofanchornodes,connectivityandmovementvelocity.Keywords:wirelesssensornetworks;nodelocalization;MonteCarlo

4、;mobileEEACC:6150P一種基于蒙特卡羅法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法研究米黃梅根,常新峰(重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,重慶400065)摘要:定位技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵的基礎(chǔ)支撐技術(shù)。文章研究無線傳感網(wǎng)中信標(biāo)節(jié)點(diǎn)靜止、定位節(jié)點(diǎn)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)情況下的節(jié)點(diǎn)定位方法。在傳統(tǒng)MCL算法基礎(chǔ)上,提出一個(gè)改進(jìn)定位算法,通過構(gòu)建節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測、位置濾波,提高定位精度。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)方案在不同的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)密度、不同的連接度、不同的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度等情況下,均表現(xiàn)出了良好的性能。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);節(jié)點(diǎn)定位;蒙特卡

5、羅;移動(dòng)中圖分類號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004—1699(2010)O4—0562一O5在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)應(yīng)用中,節(jié)點(diǎn)能夠自中,實(shí)現(xiàn)低成本、低功耗和高精度的定位,成為當(dāng)前主確定位置被認(rèn)為是其基本能力和系統(tǒng)的基本服務(wù)的一個(gè)難點(diǎn)問題。之一。對(duì)于WSN來說,人工部署或?yàn)樗芯W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性,將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化配置GPS裝置都會(huì)受到成本、功耗、拓展性等問題頻繁,若采用靜態(tài)定位算法中的定位機(jī)制,則需要頻的限制。因此,尋求WSN自身定位機(jī)制成為許多研繁地更新節(jié)點(diǎn)的位置信息,這將消耗系統(tǒng)的大量資究機(jī)構(gòu)和學(xué)者所

6、共同探討的問題。源,同時(shí)也會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)能力及定位精度。針對(duì)節(jié)點(diǎn)定位算法有不同的分類標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)WSN中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性,目前學(xué)術(shù)界已提出一些針對(duì)WSN的傳感器節(jié)點(diǎn)是否移動(dòng),節(jié)點(diǎn)定位可分為靜態(tài)定位動(dòng)態(tài)定位算法,如DLS定位算法J、DRL定位算(Staticlocalization)和動(dòng)態(tài)定位(DynamicLocaliza—法_9J、Landscape.3D【lol等,但這些算法普遍存在計(jì)算tion)兩類。目前針對(duì)靜態(tài)WSN的定位技術(shù)方面已量大、硬件需求高或需要較多的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)等特點(diǎn)。有不少典型的具有代表性的算法出現(xiàn)。例如:質(zhì)心由于MCL(

7、MonteCarloLocalization)方法利定位算法、SPA相對(duì)定位算法j、凸規(guī)劃定位算用節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性來幫助定位,給移動(dòng)無線傳感器網(wǎng)法[3I4]、DV—Hop定位算法、Euclidean定位算法以絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位問題的解決提供了一個(gè)新思路,使越來及MDSMAP定位算法等,這些節(jié)點(diǎn)定位算法大多越多的國內(nèi)外學(xué)者以此算法為基礎(chǔ)衍生出自己的改沒有考慮節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性。然而在很多WSN實(shí)際應(yīng)進(jìn)方案。如:MCB(MonteCarloLocalization用中,節(jié)點(diǎn)是處于運(yùn)動(dòng)中的,如何在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)Boxed)12]方法,解決了MCL方法采樣效

8、率低的問項(xiàng)目來源:重慶市自然科學(xué)基金資助(CSTC2009BB2081)收稿日期:2009—11—13修改日期:2009—12—30第4期黃梅根,常新峰:一種基于蒙特卡羅法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法研究563題。一種基于測距的M

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