文獻綜述尹敏2010版

畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻綜述題目:Amorphous定位算法仿真與分析專業(yè)：________通信工程________班級:__2010級通信2班____學生：___________________學號：_________________指導老師:____________重慶交通大學2014年Amorphous定位算法仿真與分析文獻綜述引言近年來，隨著微機電系統(tǒng)(MicroElectro．MechanismSystemMEMS)、片上系統(tǒng)(SystemOnChip，SOC)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks，WSN)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新型的傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時也是一個多學科交叉的領(lǐng)域，與當今主流無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，均使用802．15．4的標準，由具有感知能力、計算能力和通信能力的大量微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自配置的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)給觀察者。強大的數(shù)據(jù)獲取和處理能力使得其應用范圍十分廣泛，可以被應用于軍事、防爆、救災、環(huán)境、醫(yī)療、家居、工業(yè)等領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已得到越來越多的關(guān)注。美國《技術(shù)評論》在預測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀改變世界的十大新興技術(shù)之首。由此可見，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)將會給人類社會帶來巨大的變革。第1章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介紹及現(xiàn)狀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[1]主要由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的微型、具有感知及無線通信能力的傳感器節(jié)點組成，節(jié)點間以無線通信方式構(gòu)成一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。其能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，將獲取到的信息發(fā)送到任務管理節(jié)點或者需要這些信息的用戶。目前，最成功的，使用最廣泛的定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)（GPS）,GPS定位系統(tǒng)具有定位精度高、抗干擾能力強和實時性好等特點，但是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用GPS定位系統(tǒng)來獲得所有節(jié)點的位置方案并不可行，至少目前還存在很大困難。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種對成本，體積和功耗極為敏感的系統(tǒng)，使用GPS定位節(jié)點極為“奢侈”的。因此目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的實現(xiàn)主要是通過網(wǎng)絡(luò)中少量位置已知的節(jié)點來獲取其他未知節(jié)點的位置信息。近年來，研究人員提出了許多無線傳感器的節(jié)點定位算法，各種節(jié)點定位算法在某些性能指標上可能存在優(yōu)勢，而其他性能方面可能存在不足。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位與具體應用有關(guān)，定位條件和要求會有所不同，因此，要針對具體的應用設(shè)計和采用適合的定位方案。1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)[3]（如圖1.1所示），通常包括傳感器節(jié)點(sensornode)、匯聚節(jié)點(sinknode)和任務管理節(jié)點。大量傳感器節(jié)點隨機部署在監(jiān)測區(qū)域(∞nsorfield)內(nèi)部或附近，通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點監(jiān)測的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點逐跳傳輸，傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理。經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達管理節(jié)點。用戶通過管理節(jié)點對傳感器網(wǎng)絡(luò)進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。圖1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系機構(gòu)Internet或通信衛(wèi)星控制中心傳感器節(jié)點Internet或通信衛(wèi)星控制中心傳感器節(jié)點傳感區(qū)域Sink節(jié)點Internet或通信衛(wèi)星控制中心傳感器節(jié)點傳感區(qū)域Sink節(jié)點Internet或通信衛(wèi)星控制中心傳感器節(jié)點傳感區(qū)域Sink節(jié)點Internet或通信衛(wèi)星控制中心傳感器節(jié)點傳感區(qū)域Sink節(jié)點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的組成具有高度模塊化的特點，主要由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應模塊四部分組成。如圖1.2所示。傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊負責控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊負責和其他傳感器節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能最供應模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量。傳感器模塊傳感器模塊處理器模塊無線通信模塊傳感器ADC網(wǎng)絡(luò)MAC收發(fā)器能量供應塊處理器存儲器圖1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的組成模塊傳感器節(jié)點兼有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的終端和路由器雙重功能，除了進行本地信息收集和數(shù)據(jù)處理之外，還要對其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)進行存儲、管理和融合等處理，同時與其他節(jié)點協(xié)作完成一些特定任務。匯聚節(jié)點通常具有較強的處理能力、存儲能力和通信能力。它把傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，同時發(fā)布管理節(jié)點的監(jiān)測任務，并把收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)。匯聚節(jié)點可以是一個具有增強功能的傳感器節(jié)點，有足夠的能量供給和更多的內(nèi)存與計算資源，也可以是沒有監(jiān)測功能、僅帶有無線通信接口的特殊網(wǎng)關(guān)設(shè)備。1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)首先受到單個節(jié)點硬件資源的約束。傳感器節(jié)點普遍體積微小，成本低，其攜帶的電池能量非常有限且通常不可更換；節(jié)點的無線通信帶寬非常有限。通常只有幾百kbps的速率，通信半徑一般不超過100米；作為一種微型的嵌入式設(shè)備，其處理器的計算能力比較弱，存儲空間?。捎趥鞲衅鞴?jié)點通信能力有限，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域較大，因此傳感器網(wǎng)絡(luò)通常采用多跳路由的傳輸機制。為了獲取精確信息，傳感器網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)通常存在大量節(jié)點，并且節(jié)點密度較高。傳感器網(wǎng)絡(luò)通常采用隨機布撒的方式，工作于沒有基礎(chǔ)設(shè)施的地方，節(jié)點的位置和相互鄰居關(guān)系無法預知，因此要求傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織的能力，能夠自動進行配置和管理。傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲有可能因為節(jié)點故障、通信鏈路變化、節(jié)點的移動性和新節(jié)點的加入等原因而發(fā)生變化，因此傳感器網(wǎng)絡(luò)要能夠適應動態(tài)拓撲，具有動態(tài)的系統(tǒng)可重構(gòu)性。傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境通常較為惡劣，并且無人值守，因此要求軟硬件系統(tǒng)必須具有較強的魯棒性和容錯性。傳感器網(wǎng)絡(luò)與客觀的物理世界直接交互，其應用場景非常多樣，因此傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與應用具有較高的相關(guān)度。傳感器網(wǎng)絡(luò)不具有全局統(tǒng)一標識，無法采用以地址為中心的查詢方式；在查詢中人們通常只關(guān)心某一數(shù)據(jù)值，而不關(guān)心具體某個節(jié)點的數(shù)據(jù)。因此傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的上述特點顯示了其與無線自組網(wǎng)絡(luò)、蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別，也要求人們必須針對這些特點來設(shè)計和實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的各項關(guān)鍵技術(shù)。第2章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位節(jié)點定位[21]是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。節(jié)點定位得到了研究機構(gòu)和大學的重視，目前為止已經(jīng)研究出來許多適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)，這些節(jié)點定位的技術(shù)和方法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具體應用有關(guān)，使用于不同的應用場合。下面從節(jié)點定位的基本概念、節(jié)點位置的計算方法、定位算法的分類和性能分析等方面分析目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的實現(xiàn)原理和發(fā)展現(xiàn)狀。2.1節(jié)點定位概念定位，簡單的說就是確定目標的位置信息。在WSN中，位置信息對傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測活動至關(guān)重要，事件發(fā)生的位置或獲取信息的節(jié)點位置是傳感器節(jié)點監(jiān)測消息中所需要的重要信息。wsN中定位算法的研究有著重要的意義，這主要體現(xiàn)在兩個方面：(1)WSN中的很多特定應用都依賴于傳感器節(jié)點或者目標物體的地理位置信息，不知道傳感器位置而感知的數(shù)據(jù)是沒有意義的。比如在戰(zhàn)場中對敵方軍事目標的定位可以有利于集中火力進行打擊；在智能交通應用中，可以監(jiān)測特定車輛的位置和運動情況；在目標跟蹤應用中，實時監(jiān)視目標的行動路線，預測目標的前進軌跡等等。(2)WSN的網(wǎng)絡(luò)運行和管理也需要節(jié)點位置信息的輔助。例如基于地理信息的路由、資源的有效配置、對外部目標的定位和追蹤、計算網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、控制網(wǎng)絡(luò)的負載均衡等。根據(jù)WSN的特點，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位算法具備以下特點：(1)自組織性：傳感器節(jié)點隨機分布，不能依靠全局的基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)助定位。(2)健壯性：傳感器節(jié)點的硬件配置低、能量少、可靠性差，測量距離時會產(chǎn)生誤差，算法必須具備良好的健壯性。(3)能量有效性：盡可能地減少定位算法中計算的復雜性、減少節(jié)點間的通信開銷，以盡量長的延長網(wǎng)絡(luò)生存周期。通信開銷中傳感器網(wǎng)絡(luò)主要是能量的消耗。2.2定位算法的概念在WSN節(jié)點自身定位算法[12]的研究中，根據(jù)節(jié)點是否已知自身的位置信息，把傳感器節(jié)點分類為錨節(jié)點(beaconnode)和未知節(jié)點(unknownnode)。錨節(jié)點通過人工部署或配置GPS定位設(shè)備等手段獲得自身的精確位置信息，它們在WSN中所占的比例比較小，其部署目的就是協(xié)助未知節(jié)點進行定位。而分布在WSN中的未知節(jié)點則是依靠錨節(jié)點提供的輔助信息，按照一定的算法來計算得到自身的估計位置。錨節(jié)點和未知節(jié)點在WSN中，的部署關(guān)系如圖2—1所示。無線傳感器節(jié)點無線傳感器節(jié)點錨節(jié)點圖2.1傳感器節(jié)點部署其它的相關(guān)概念包括：鄰居節(jié)點(neighbornode)：指傳感器節(jié)點通信半徑內(nèi)的所有其它節(jié)點。跳數(shù)(Hopcount)：指兩個節(jié)點之間間隔的跳段總數(shù)。跳段距離(Hopdistance)：指兩個節(jié)點之間間隔的各跳距離之和?；A(chǔ)設(shè)施(infrastmctm)：指協(xié)助傳感器節(jié)點定位的己知自身位置的固定設(shè)施。到達時間(timeofarrival，TOA)：指信號從一個節(jié)點傳播到另一個節(jié)點所需的時間。到達時間差(timedifferenceofarrvial，TDOA)：指兩種不同傳播速度的信號從一個節(jié)點傳播到另一個節(jié)點所需要的時間之差。接受信號強度指數(shù)(receivedsignalstrengthindicator，RSSD：指節(jié)點接收到的無線信號的強度大小。到達角麒angleofarrival，AOA)：指節(jié)點接受到的信號相對于自身軸線的角度。視線關(guān)系(1ineofsight，LOS)：指兩個節(jié)點之間沒有障礙物間隔，能夠相互之間進行無線通信。非視線關(guān)系(nofineofsight，NLOS)：指兩個節(jié)點之間存在障礙物。2.3定位算法的分類WSN定位算法的分類[7]方法有多種，以下是幾種常見的分類方法：(1)基于測距的(Range—based)定位和無需i雌i(Range-free)的定位基于測距的定位通過測量節(jié)點間點到點的距離或角度信息，并使用三邊測量法、三角測量法或最大似然估計法定位法計算節(jié)點位置；而無需測距的定位則僅僅依靠網(wǎng)絡(luò)連通性等信息進行定位。前者通常使用的測距技術(shù)有RSS、TOA、AOA、TDOA。為了采用基于測距的定位算法，就必須在傳感器節(jié)點上額於配備測距裝置，這在～定程度上增加了節(jié)點的成本和功耗，并且由于目前的測距技術(shù)誤差比較大，這直接影響了節(jié)點定位的精度，一般的做法是通過多次測量和循環(huán)定位求精來減小測距誤差對定位的影響，但這一過程又需要額外的計算量和通信量?；跍y距的定位算法與無需測距的定位算法相比雖然有著成本較高、能耗較高、計算量和通信量較大的不足，但是前者的定位精度一般都要比后者高?？梢韵嘈?，隨著技術(shù)進步，更精確、能耗更小的測距技術(shù)的出現(xiàn)，以及對定位精度的更高要求，基于測距的定位算法將獲得更好的發(fā)展空間。(2)絕對定位和相對定位絕對定位必須讓所有的待定位節(jié)點使用共同的參照系，其定位結(jié)果是一個全局性的標準坐標位置，比如用經(jīng)度和緯度表示出來。對同一地理位置的節(jié)點進行多次絕對定位，其定位結(jié)果將是一樣的，而采用相對定位，結(jié)果則可能不同。相對定位可以讓每個定位節(jié)點使用不同的參照系，通常是以網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點為參考，建立整個網(wǎng)絡(luò)的相對坐標系統(tǒng)。文獻指出，在一定條件下，絕對定位結(jié)果可以轉(zhuǎn)換為相對定位結(jié)果。相比而言，絕對定位可為網(wǎng)絡(luò)提供唯一的命名空間，受節(jié)點移動性影響小，有更廣泛的應用領(lǐng)域，但在相對定位的基礎(chǔ)上也能夠?qū)崿F(xiàn)部分路由協(xié)議，尤其是基于地理位置的路(geo-routing)。通常為了實現(xiàn)絕對定位，需要在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部署一定比例的錨節(jié)點或中心節(jié)點，而相對定位不需要錨節(jié)點和中心節(jié)點?？傊?，絕對定位算法依賴于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施或具有GPS等特殊定位方式的錨節(jié)點，并對網(wǎng)絡(luò)部署有特定要求，從而可能受限于傳感器成本和網(wǎng)絡(luò)應用環(huán)境等原因無法適用于某些實際應用。(3)集中式計算的定位和分布式計算的定位在集中式計算的定位算法中，要求網(wǎng)絡(luò)中部署中心節(jié)點，其余傳感器節(jié)點把采集的相關(guān)信息傳送到中心節(jié)點，并通過中心節(jié)點的運算得出每個節(jié)點的位置信息。這類典型算法包括N．Hopmultilaterationprimitive算法、convexOptimization算法和MDS-MAP算法。這類算法可以不受計算和存儲性能的限制，獲得相對精確的定位，但是由于定位運算對中心節(jié)點的過分依賴性，在中心節(jié)點附近的節(jié)點可能會因為通信開銷過大而成為瓶頸，并過早消耗完能源，導致整個網(wǎng)絡(luò)與中心節(jié)點信息交流受阻或中斷。分布式計算【刎定位算法則是指依賴節(jié)點間的信息交換和協(xié)調(diào)，由節(jié)點自行計算的定位方式，相對于前者，它具有更大的靈活性。(4)基于錨節(jié)點的定位和無錨節(jié)點的定位這種分類方式類似于絕對定位與相對定位的分類。絕對定位與相對定位是從定位效果上來進行分類，而基于錨節(jié)點的定位與無錨節(jié)點的定位是從定位手段上來進行分類?；阱^節(jié)點的定位算法在定位過程中使用了錨節(jié)點，并以它作為定位中的參考點，各節(jié)點定位后產(chǎn)生整體絕對坐標系統(tǒng)；無錨節(jié)點的定位算法不用部署錨節(jié)點，它依靠節(jié)點間的相對位置，以網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點作為參考點，形成局部坐標系，相鄰的局部坐標系再依次轉(zhuǎn)換合并，最后產(chǎn)生整體相坐標系統(tǒng)。2.4定位算法的性能分析WSN自身定位系統(tǒng)和算法的性能直接影響其可用性。目前定位算法性能評價的模型化和量化還是個熱點問題，不過已經(jīng)有研究入員提出了某些可行的評價指標。定位精度：這是定位技術(shù)的首要指標，只有滿足一定定位精度的定位系統(tǒng)才有實用價值，一般用誤差值與節(jié)點無線射程的比例表示。規(guī)模：不同的定位系統(tǒng)或算法也許可在園區(qū)內(nèi)、建筑物內(nèi)、一層建筑物或僅僅是一個房間內(nèi)實現(xiàn)定位。另外，給定一定數(shù)量的基礎(chǔ)設(shè)施或在一段時間內(nèi)，一種技術(shù)可以定位多少目標也是一個重要的評價指標。錨節(jié)點密度：錨節(jié)點定位通常依賴人工部署或GPS實現(xiàn)。人工部署錨節(jié)點的方式不僅受網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境的限制，還嚴重制約了網(wǎng)絡(luò)和應用的可擴展性。而使用GPS定位，錨節(jié)點的費用會比普通節(jié)點高兩個數(shù)量級，這意味著即使僅有10％的節(jié)點是錨節(jié)點，整個網(wǎng)絡(luò)的價格也將增加lO倍。因此，錨節(jié)點密度也是評價定位系統(tǒng)和算法性能的重要指標之一。節(jié)點密度：在WSN中，節(jié)點密度增大不僅意味著網(wǎng)絡(luò)部署費用的增加，而且會因為節(jié)點問的通信沖突問題帶來有限帶寬的阻塞。節(jié)點密度通常以網(wǎng)絡(luò)的平均連通度來表示。容錯性和自適應性：通常，定位系統(tǒng)和算法都需要比較理想的無線通信環(huán)境和可靠的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備。但在真實應用場合中常會有諸如以下的問題：外界環(huán)境中存在嚴重的多徑傳播、衰減、非視距(non．1ine-of-sight，簡稱NLOS)、通信盲點等問題；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由于周圍環(huán)境或自身原因(如電池耗盡、物理損傷)而出現(xiàn)失效的問題；外界影響和節(jié)點硬件精度限制造成節(jié)點間點到點的距離或角度測量誤差增大的問題。由于環(huán)境、能耗和其它原因，物理地維護或替換傳感器節(jié)點或使用其它高精度的測量手段常常是十分困難或不可行的。因此，定位系統(tǒng)和算法的軟、硬件必須具有很強的容錯性和自適應性，能夠通過自動調(diào)整或重構(gòu)糾正錯誤、適應環(huán)境、減小各種誤差的影響，以提高定位精度。功耗：功耗是對WSN的設(shè)計和實現(xiàn)影響最大的因素之一。由于傳感器節(jié)點電池能量有限，因此在保證定位精度的前提下，與功耗密切相關(guān)的定位所需的計算量、通信開銷、存儲開銷、時間復雜性是一組關(guān)鍵性指標。成本：定位系統(tǒng)或算法的代價可從幾個不同方面來評價。時間代價包括一個系統(tǒng)的安裝時間、配置時間、定位所需時間?？臻g代價包括一個定位系統(tǒng)或算法所需的基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)量、硬件尺寸等。資金代價則包括實現(xiàn)一種定位系統(tǒng)或算法的基礎(chǔ)設(shè)施、節(jié)點設(shè)備的總費用。覆蓋率：覆蓋率是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的另一個重要指標。覆蓋率表示為能夠?qū)崿F(xiàn)定位的未知節(jié)點與未知節(jié)點總數(shù)的比值。在保證一定精度的前提下，覆蓋率越高越好。第3章Amorphous定位算法定位技術(shù)對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應用是至關(guān)重要的。近幾年來國內(nèi)外學者提出了不少節(jié)點定位算法，這些定位算法由于各自的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備能力的不同而不同，要考慮的因素有：硬件設(shè)備，信號傳播模式，定時和能源要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(同構(gòu)的或異構(gòu)的)，環(huán)境特性(室內(nèi)還是室外)，設(shè)備的時間同步，通信費用，誤差要求，設(shè)備靈活性等。結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，為了提高系統(tǒng)定位精度，提出一種發(fā)送數(shù)據(jù)包生存時間的Amorphous[12]算法。3.1三邊測量法AA22A1A32A2A22A222A12A32A23.1三邊測量法圖示在基于測距的定位算法中，三邊測量法(trilateration)[2]是計算坐標的基本途徑。其主要原理是：若未知節(jié)點M到錨節(jié)點A的距離dl，那么M可能出現(xiàn)在以A為圓心，4為半徑的圓上；若再知道M到另一錨節(jié)點B的距離的以，那么M可能出現(xiàn)在以B為圓心，西為半徑的圓上，M可能出現(xiàn)在兩圓相交的任意一個節(jié)點上；此時，若再知道M至I．I第三個錨節(jié)點c的距離反，在測距精確的前提下，以C為圓心正為半徑的圓一定與上述兩個圓交于一點，即可確定M的坐標。如圖3.1所示。三個錨節(jié)點A1、A2、A3的坐標事先知道，它們的坐標依次是(xa1,ya1)，(xa2,ya2),(xa3,ya3)這三個錨節(jié)點到未知節(jié)點A(x-xa1)2+(y-ya1由此解出M的坐標（x,y）為xy=2xa1三邊測量法的缺點是：若在測距過程中存在誤差，上述三個圓無法交于一點，以存在誤差的碣，破，破去解上述方程時便無法得到正確解，因此，在實際計算坐標時，一般不采用上述解方程的方法，而采用極大似然估計或其它數(shù)值解法。3.2極大似然估計法在實際進行坐標求解時，往往采用多邊測量法(multilatemtion)[20]。它是三邊測量法的變形，假設(shè)有m個節(jié)點的坐標事先知道，它們的坐標是xi,si(i=l，2，…，m)，己知節(jié)點的個數(shù)m必須大于等于3(m≧3)；ri表示第i個已知節(jié)點與未知節(jié)點N之間的長度。依據(jù)幾何平面中任意兩點的歐式距離公式，如果未知節(jié)點N(xc1-xa1)2MM4321圖3.2極大似然估計法示意圖通常采用極大似然估計法(MaximumLikelyhoodEstimation，MLE)求解，從第一個方程開始分別減去最后一個方程，得：x式（3．4）用線性方程組表示為AX=b，其中A=2×x1-xmy1-d=rm2-r12+xx=xy式（3.使用標準的最小均方差估計法可以得到節(jié)點M的坐標為：X=(ATA)-1ATd此方法在測距存在一定誤差的情況下仍能達到相當高的定位精度，然而其缺點在于需要進行較多的浮點運算，其計算開銷帶來的能量消耗仍不容忽視，故有必要尋求更為簡單的替代算法。3.3Amorphous算法Amorphous是MIT的RadhikaNagpal等提出的一種與距離無關(guān)的定位算法。該算法采用與DV-hop類似的方法獲得距錨點的跳數(shù)，然后估計節(jié)點位置。算法分為三個階段：與DV-hop定位算法類似，獲得未知節(jié)點計算與每個錨節(jié)點之間的最小跳數(shù)；位置節(jié)點計算到每個錨節(jié)點的跳段距離利用三邊測量法或極大似然估計算法，計算未知節(jié)點位置節(jié)點i收集鄰居節(jié)點的跳數(shù)，計算關(guān)于某個信標節(jié)點的局部跳數(shù)平均值，如式3.9，s(i,k)：未知節(jié)點i到信標節(jié)點k的跳數(shù)；hj,k：未知節(jié)點j到信標節(jié)點k的整數(shù)跳數(shù)；hi,k：未知節(jié)點i到信標節(jié)點k的整數(shù)跳數(shù)；nbrs(i)：未知節(jié)點i的鄰居節(jié)點集合；nbrs(i)：未知節(jié)點s(i,k)=j∈nbrs(i)hi,k+h(j,k)nbrs(i)與DV—Hop不同的是，它假設(shè)網(wǎng)絡(luò)平均連通度nlocal已知，使用KleinrockandSliversformula在網(wǎng)絡(luò)部署前離線計算平均每跳距離，如式3.10，式中r表示節(jié)點的通信半徑，nlocal表示網(wǎng)絡(luò)平均連通度，即網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的平均鄰居節(jié)點數(shù)。HopSize=r1+e-nlocal--11e當某未知節(jié)點獲得與至少3個非直線排列的信標節(jié)點間的距離后，應用多邊測量法或極大似然法可計算出自身位置第4章總結(jié)通過文獻的查閱，首先了解了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及現(xiàn)狀。毫無疑問，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運用越來越廣泛了，其中使用最成功的是GPS系統(tǒng)。其次介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及特點。其中節(jié)點定位是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。這些節(jié)點定位的技術(shù)和方法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具體應用有關(guān)，實用與不同的應用場合。本文中我們主要介紹了節(jié)點定位的基本概念、定位算法的基本概念以及定位算法的分類和性能分析等方面分析目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的實現(xiàn)原理和發(fā)展現(xiàn)狀。在本文中，我們著重于Amorphous定位算法，Amorphous定位算法分為三個階段：a與DV-hop定位算法類似，獲得未知節(jié)點計算與每個錨節(jié)點之間的最小跳數(shù)；b位置節(jié)點計算到每個錨節(jié)點的跳段距離；c利用三邊測量法或極大似然估計算法，計算未知節(jié)點位置。為此涉及到三邊測量法或極大似然估計算法。本文中我們又介紹了關(guān)于三邊測量法和極大似然估計算法做出了詳細介紹。第5章參考文獻[1]陳敏，李軍華，王擘.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理與實踐[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.2[2]AkyildizIF,SuW,SankarasurbramaniamY,etal.Wirelesssensornetworks:asurvey[J].ComputerNet