基于GDOP加权的TOA/AOA混合定位算法

现有基于无线传感器网络(WSN)的到达时间/到达角度(TOA/AOA)定位算法在锚节点位置存在误差的条件下定位精度不高。针对该问题,融合几何精度因子(GDOP)加权,提出一种改进的TOA/AOA混合定位算法。根据单个锚节点对定位参量的测量误差及其自身位置误差,得出基于单节点的TOA/AOA混合定位算法的GDOP计算公式。依据WSN中所有锚节点的测量误差及其分布与盲节点的相对位置关系,推导加权融合算法的GDOP计算公式。仿真结果表明,与基于平均加权的定位算法相比,改进算法具有更高的定位精度。     

NLOS环境下无线传感器网络TOA定位算法

针对现有定位算法定位精度低、适用场景少的问题,提出一种非视距传播（NLOS）环境下的无线传感器网络电波到达时间（TOA）定位算法。对未知节点位置进行初步估计,将该估计值作为初始迭代参考点,利用泰勒级数展开法进行迭代计算,得到未知节点位置的二次估计值。使用二次估计值反推得到未知节点与各传感器锚节点的近似距离,将原始TOA测量距离与该近似距离之差作为非视距传播误差值,从而剔除NLOS误差较大的TOA测量组,利用误差修正后的TOA测量组再次进行泰勒级数迭代处理,实现未知节点的精确定位。仿真结果表明,该算法可有效抑制NLOS误差,相比传统定位算法,其定位误差小、定位精度高。     

室内环境下对OLOS误差具有鲁棒性的TOA无线传感器网络定位算法

针对无线传感器网络及室内环境的特点,在综合考虑节点定位所需的通信量、计算量和定位精度的基础上,提出一种室内环境下对受阻碍的视距(OLOS)误差具有鲁棒性的低计算量的残差加权无线传感器网络定位算法.该算法利用对残差优选再加权的方法,在未知信道特性和无须反复通信的条件下对距离测量值的组合进行了优化.分析表明该算法与同类算法相比具有低计算量的特点.大量仿真结果表明该算法提高了定位精度,有效地抑制了室内环境下OLOS误差.     

无线传感器网络中基于超宽带的TOA/AOA联合定位研究

提出一种基于超宽带(ultra wideband,UWB)信号到达时间估计(time of arrival,TOA)/到达角度估计(angle of arrival,AOA)联合估计的无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)定位方案,只需要一个参考节点就可以实现对其他传感器节点的2D相对定位,并且不需要时钟同步,适合于传感器网络节点的低成本设计需求.利用往返时间(round trip time,RTT)进行TOA估计,给出了基于多径检测的TOA估计算法;利用到达时间差估计(time difference of arrival,TDOA)进行AOA估计,因而无需借助复杂的天线波束赋形技术.同时,分析了定位误差模型对定位性能的影响,并通过IEEE802.15.4a信道下的仿真实验进行了验证,结果表明了所提方案的有效性.     

基于TOA的三维无线传感器网络节点定位算法

随着无线传感器网络应用的发展,对三维定位研究的需求日益迫切,但目前这方面的研究却很少。在TOA测距的基础上,提出了一种三维无线传感器网络节点定位算法,并对其性能进行了分析,给出了算法的时间同步误差和定位误差。最后在现有仿真平台OMNET 的基础上构建三维仿真模块,对算法进行了仿真实现,给出了该算法的定位精度和覆盖率。     

改进的无线传感器网络到达时间定位算法

针对无线信道环境的复杂性和传感器节点的特点,提出一种改进的无线传感器网络到达时间定位算法。该算法无需额外的硬件支持,以接收节点回复时间信息的方式消除时间同步的要求,采用多次测量结果取平均的方式削弱随机噪声的影响。仿真结果证明,该算法定位精度高,实用性较好。     

一种非视距环境下具有鲁棒特性TOA无线传感网络定位算法

针对无线传感网络定位中影响定位精度的非视距传播问题,在综合考虑传感网络应用环境,节点的能量消耗,算法的计算量和通信量以及定位精度等因素的基础上,提出一种基于信号到达时间的优选残差加权定位算法.该算法通过用对残差优选获得距离测量集合的优选子集,再加权平均的方法,有效的融合了多个距离测量值的信息.在距离测量值个数大于4时,该算法比残差加权方法节省了计算量.仿真结果表明,该算法对非视距误差具有一定的鲁棒性,获得了较高的定位精度.     

一种基于布尔运算的无线传感器网络TOA定位算法

提出一种基于布尔运算的无线传感器网络TOA定位新算法.算法针对室外定位,通过实验测得TOA测距误差的先验统计规律.在进行TOA定位时,算法首先根据测距值和先验统计参数建立同维布尔矩阵,然后利用矩阵运算和平方差判别式确定未知节点的估计位置.仿真和实验表明,与最小二乘(LSE)定位算法和优选残差加权(ORwgh)定位算法相比较,本文算法具有更好的定位精度,且在信标节点数大于6时具有更小的定位耗时.     

基于Matrix Pencil的OFDM信号的TOA/AOA定位

为提高估计精度,提出一种基于低复杂度的矩阵束方法(MPM)的OFDM信号超分辨率TOA/AOA二维定位方法.首先,对信道频率响应(CFR)采用MPM方法进行时延估计,得出首径(FAP)时延,即OFDM信号的TOA估计;然后,对天线接收信号的频域阵列信号使用同样的算法进行AOA/DOA估计;最后,联合TOA、AOA估计结果在二维平面内确定目标的位置.由于载波间的相关性和相干多径的影响,使AOA估计的RMSE偏差比TOA估计大,所以对TOA估计过程中的各径幅值,设置权值对非首径的幅值进行抑制,减少对后续首径AOA估计的影响.利用OFDM信号进行仿真,其结果表明,非首径幅值抑制方法能明显提高AOA估计精度和无偏性,使整体定位误差明显改善,满足单基站或接入点室内定位的需要.     

基于虚拟力的无线传感器与执行器网络测距定位算法

针对无线传感器与执行器网络(WSAN)的传感器节点定位问题,提出了一种基于虚拟力的无线传感器与执行器网络测距定位算法,使用移动的执行器节点替代传统无线传感器网络(WSN)定位算法中的锚节点,并将虚拟力模型引入基于信号到达时间(TOA)的定位算法。该算法在利用虚拟力驱动执行器节点逼近提出定位请求的传感器节点的同时,根据信号传输时间计算节点间的距离完成节点定位。仿真结果表明,提出的定位算法使得节点定位成功率提高20%左右,平均定位时间以及定位开销均小于传统TOA算法,适用于实时性要求高、执行器节点数量较少的场合。     

UWB无线传感器网络中基于匹配滤波检测的TOA估计

深入研究了UWB(ultra wideband)无线传感器网络中基于匹配滤波门限检测的TOA(time of arrival)估计算法.针对现有算法的不足,提出了一种三步TOA估计算法:先确定DP(direct path)搜索区域,然后使用门限检测确定DP的粗略位置,最后精确搜索到DP的中心.其中,用于计算检测门限的门限因子依据匹配滤波输出的峭度动态设置,设置模型独立于信道模式,其正确性通过与使用固定门限因子所获得的性能对比进行了验证.与其他算法的性能对比仿真结果表明,所提出的三步TOA估计算法在运算效率和TOA估计精度上取得了较好折衷,适合于当前实际应用.还通过对TOA估计误差的统计分析讨论了测距结果的可信度:依据峭度将测距结果划分为可信和不可信两个级别,并为各级别的TOA估计误差分别了建立概率密度模型.在定位模块中有效利用这些可信度信息,可进一步提高定位精度.     

基于三链混合遗传算法的WSNs 中 Sink节点布局优化

对无线传感器网络的设计和布局中,多Sink 节点的布局是其拓扑设计的关键,对网络通信的能量控制至关重 要。本文通过分析其Sink 节点布局模型,提出一种改进的三链混合遗传算法对Sink 节点布局求取最优解。实验表明,三链混 合遗传算法在针对Sink 节点的布局算法中相对于枚举算法,具有较优解,并且算法效率高,可降低无线传感器网络的能耗,改 善网络性能。     

一种改进的无线自主传感器网络定位算法

节点定位技术是无线自主传感器网络中的关键技术之一。为了提高定位精度,提出一种基于几何斜率的无线传感器网络（WSN）定位算法。网络区域中的节点分为锚节点和未知节点,利用几何学斜率的方法选取合适的锚节点,能够更精确地确定未知节点的位置。在三边测量法上运用最小平方误差方法求解,能够提高算法的精度。在新算法的基础上建立Matlab仿真。仿真结果表明改进的DV-HOP算法,在相同的锚节点数量的情况下,节点定位精度有明显的提高。     

一种传感网时间同步和定位的联合线性估计方法

采用时间测量以估计节点位置的方法实现简单,在传感网中得到了广泛的使用。然而节点计时时钟存在漂移和偏离,导致时间测量不准确。为此文本以节点时钟漂移和偏离模型为基础,提出了一种时间同步和节点定位的联合线性估计方法,包括最小平方（LS）及权重最小平方（WLS）方法。仿真测试了所设计算法的运行时间,分析了噪声对联合估计方法的估计误差影响。结果表明,LS及WLS线性估计方法运算速度较半正定（SDP）算法快,在低噪声条件下LS及WLS线性估计方法具有较高的稳定性和定位精度。     

一种无线浮标传感器网络覆盖优化算法的研究

无线浮标传感器网络是无线传感器网络应用于海洋监测领域的典型方式,而网络覆盖问题是衡量无线浮标传感器网络工作性能的重要指标之一。文中主要研究了一种适用于无线浮标传感器网络的覆盖优化算法。该算法的基本思想是在节点密集部署的监测区域中让每个节点与邻居节点交换信息以确定所要激活的最终候选节点,并将其他冗余节点设为休眠状态,以达到在所需的期望值下降低能量消耗的作用。不同网络规模的Matlab仿真结果分析可知该算法可以适当减少能耗,延长网络的寿命。     

一种节能的无线传感器网络分簇时间同步算法

提出一种节能的无线传感器网络分簇时间同步算法（CBTS）。利用高性能的晶体振荡器稳定性原理,通过高性能簇头组成簇状拓扑结构实现时间同步,取得延长簇的同步更新周期和减少簇内节点双向同步交换数据包次数成效。实验结果表明,CBTS算法与TPSN算法相比,在精度一定条件下,能有效降低整个网络的能耗。     

基于极大转发角的地理位置路由GPSR算法改进

针对无线传感器网络GPSR算法在同一区域发送数据,遇到空洞时会出现三角路由的问题,本文提出一种基于极大转发角的针对GPSR算法的改进策略(GPSR-MTA)。当有数据需要发送的时候,首先按照GPSR算法发送,在达到一定条件的时候计算偏离角度,当这个角度达到最大的时候向源节点发送带有极大偏离角点的反馈信息。源节点接到反馈信息后把自己和其邻节点的中转节点信息设置为接收到的极大转发角点信息,以后向此目标节点转发信息时,先向极大转发角点发送,然后再通过它来发送到目标节点。仿真结果表明,该算法有效地绕开了空洞,在平均跳数方面得到了优化。     

水下声学传感器网络节点定位算法及自组织过程研究

针对水下声学传感器网络中锚节点稀少的问题,给出了一种分布式的水下节点自定位算法.为配合定位算法的完成,提供定位过程所需的邻接信息表等信息,提出了一种分布式的并发数据传播算法,并针对该数据传播算法中存在的通信冲突问题,给出了冲突解决策略.仿真试验验证了上述两种方法配合完成水下节点定位的可行性和有效性.     

基于三维球形分割的无线传感器网络定位算法

为了解决无线传感器网络定位精度问题,根据三维球形分割技术提出了一种新的定位算法。首先,该方法结合锚节点间的平均距离和网络平均连通度来计算未知节点到各个锚节点的距离,并给出了定位误差计算方法。其次,基于三维球形分割对上述指标进行优化,详细阐述了位置节点的三维坐标获取方法,以此建立定位算法。最后,通过数值仿真实验研究影响定位算法的核心因素。实验结果表明,与DV-HOP算法和加权质心算法相比较,该算法在定位误差上得到较大程度改进。