一種改進(jìn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)

由于三邊測距算法基于兩條直線的交點(diǎn)來估算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，未充分利用A，B，C 3個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，使估算的未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)可能存在較大誤差。
在圖3中，根據(jù)式(1)～式(3)可解出圓A與圓C的交點(diǎn)Mac1(xac1，yac1)和Mac2(xac2，yac2)，圓B與圓C的交點(diǎn)Mbc1(xbc1，ybc1)和Mbc2(xbc2，ybc2)；圓A與圓B的交點(diǎn)Mab1(xab1，yab1)，Mab2(xab2，yab2)。通過將圓A與圓C交點(diǎn)Mac1(xac1，yac1)，Mac2(xac2，yac2)代人式(x-x2)2+(y-y2)2，判斷大小即可找出兩點(diǎn)距圓B的圓心較近的點(diǎn)，假設(shè)為Mac1(xac1，yac1)。同理可找出圓B，圓C交點(diǎn)中距圓A較近的點(diǎn)設(shè)為Mbc1(xbc1，ybc1)，圓A，圓B交點(diǎn)中距圓C的圓心較近的點(diǎn)設(shè)為Mab2(xab1，yab1)，依據(jù)質(zhì)心思想估算未知節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo)為

從上述分析可知，若要對未知節(jié)點(diǎn)的定位誤差進(jìn)行補(bǔ)償首先需要獲得信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)誤差。獲得信標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)誤差的過程中，由于取不同的3個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)做三邊定位同樣會得到不同的測量值，需要用這些測量值來得到最終的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)A0的計(jì)算坐標(biāo)。文中采用加權(quán)質(zhì)心算法來計(jì)算信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算坐標(biāo)，如圖3所示。

假設(shè)A01，A02，A03，…，A0n為A0坐標(biāo)的多個(gè)不同測量值；A0’為A01，A02，A03，…，A0n的質(zhì)心；d1，d2，…，dn為坐標(biāo)A0到坐標(biāo)A01，A02，A03，…，A0n的距離。
定義1 信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算坐標(biāo)

為加權(quán)因子，表示坐標(biāo)Aoi的權(quán)重，離質(zhì)心A0’的距離越近，所占的權(quán)重則越大；xi為Aoi的X坐標(biāo)值，yi為Aoi的Y坐標(biāo)值所以信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)誤差為

式中，x為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)X坐標(biāo)實(shí)際值；xc為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)X值；y為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)Y坐標(biāo)實(shí)際值；yc為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)Y值。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)誤差反映了系統(tǒng)針對該節(jié)點(diǎn)附近區(qū)域的定位能力。
然而在定位系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過程中，未知節(jié)點(diǎn)B未必恰好處于某個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)附近，而可能離各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)距離相當(dāng)，因此并不能按照理想情況直接用A0的坐標(biāo)誤差去補(bǔ)償未知節(jié)點(diǎn)B的坐標(biāo)誤差。但是，每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域的定位誤差都可以通過信標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)誤差來反映，綜合考慮所有信標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)誤差就可得到由信標(biāo)節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域定位誤差，只要未知節(jié)點(diǎn)B處于該區(qū)域內(nèi)，其坐標(biāo)誤差就可以用該誤差進(jìn)行補(bǔ)償。這里的區(qū)域大小需根據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同的精度要求和節(jié)點(diǎn)密度來具體設(shè)定。如圖2所示，當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)B處于由信標(biāo)節(jié)點(diǎn)A1，A2，…，Ai構(gòu)成的區(qū)域時(shí)，先通過RSSI值計(jì)算出這些信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和自身的距離，然后綜合各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的的坐標(biāo)誤差可得出未知節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域的定位誤差。