【摘要】將Amorphous算法引入室內(nèi)定位研究，仿真分析表明基于RSSI定位算法中定位節(jié)點(diǎn)遺漏、信號(hào)丟失問題得以解決，適用于室內(nèi)定位技術(shù)的分析研究。

【關(guān)鍵詞】室內(nèi)定位;Amorphous算法;定位精度

1. 引言

定位算法可分為距離相關(guān)的定位算法（Range-based）和距離無關(guān)的定位算法（Range-free）。

基于接收信號(hào)強(qiáng)度的定位（RSSI）屬于距離相關(guān)的定位中：存在定位節(jié)點(diǎn)遺漏，需要額外的硬件支持，計(jì)算量大。 而與距離無關(guān)（Range-free）的Amorphous定位算法對硬件要求降低，且定位性能受環(huán)境因素影響較小，Amorphous算法是DV-Hop算法的改進(jìn)增強(qiáng)。

2. Amorphous定位算法

Amorphous算法流程圖如圖2-1所示。

具體的定位過程：

2.1 計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的最小跳數(shù)，與DV-Hop相同;

2.2 計(jì)算定位節(jié)點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際跳段距離

信標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)獲取的節(jié)點(diǎn)間最小跳數(shù)信息和位置信息，利用上式計(jì)算出平均每跳的實(shí)際距離。定位節(jié)點(diǎn)接收到跳距后，根據(jù)第一階段記錄的跳數(shù)，估算出到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的距離di：

2.3 求出位置節(jié)點(diǎn)與每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)之間的距離，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)具有相同的通信半徑，把節(jié)點(diǎn)通信半徑作為網(wǎng)絡(luò)平均跳距;

2.4 利用極大似然估計(jì)算法，計(jì)算定位節(jié)點(diǎn)的位置信息。

Radhika Nagpal等對算法進(jìn)行了改進(jìn)：

首先，通信半徑由平均跳距替代

隨后，最小跳數(shù)由錨節(jié)點(diǎn)與位置節(jié)點(diǎn)之間的最小跳數(shù)替代。

位置節(jié)點(diǎn)利用極大似然估計(jì)法根據(jù)到各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離，計(jì)算出出自身坐標(biāo)。

3. Amorphous算法和RSSI算法仿真比較

仿真時(shí)，節(jié)點(diǎn)部署選擇正方形區(qū)域隨機(jī)均勻分布，傳播模型選擇Regular Model通信模型，節(jié)點(diǎn)總數(shù)設(shè)置為300，錨節(jié)點(diǎn)數(shù)設(shè)置為60，仿真結(jié)果如下圖3-1和3-2所示。

對兩種算法進(jìn)行比較分析：RSSI算法與Amorphous算法的的網(wǎng)絡(luò)平均連通度為分別為31.61、32.91;網(wǎng)絡(luò)平均鄰居錨節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為6.23、6.57;不能被定位的未知節(jié)點(diǎn)分別為12和0。

4. 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)中，RSSI定位算法中有不能被定位的節(jié)點(diǎn);同時(shí)RSSI定位算法需要首先要獲得未知節(jié)點(diǎn)到鄰居節(jié)點(diǎn)的距離或者角度后，再進(jìn)行定位和校正，需要額外的硬件支持;需要通過多次測量、循環(huán)定位等方法來減小測距誤差對定位的影響，這些都會(huì)帶來大量的計(jì)算量和通信開銷。而Amorphous算法在定位精度，通信開銷和覆蓋全面等方面具有優(yōu)勢，較RSSI定位算法更適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位技術(shù)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃炎炎.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)DV-Hop定位算法的研究[D].西南交通大學(xué)，2014.6

[2]楊雅君.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[D].重慶大學(xué)，2011.5.

作者簡介：張銀蒲（1978-），女，河北保定人，唐山學(xué)院教師，副教授，主要研究方向?yàn)椋盒盘?hào)處理技術(shù)，無線傳輸技術(shù)。