《無線感測器網路中面向弱測距的定位理論與關鍵技術》是依託中南大學，由張士庚擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：無線感測器網路中面向弱測距的定位理論與關鍵技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張士庚
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
已有無線感測器網路定位理論和技術往往對測距條件作出過強假設，而這些假設在實際部署的網路中通常並不成立。本項目對無線感測器網路中面向弱測距的定位理論與關鍵技術進行研究，主要包括：（1）網路/節點的Δ-可定位性研究，在測距存在誤差情況下對網路/節點的可定位理論進行推廣；(2)實際網路條件下的誤差下界分析，在弱測距條件下對原有定位誤差下界分析工作進行推廣，利用更泛化的下界分析工具獲得實際部署網路中仍適用的誤差下界；（3）面向弱測距的選擇性多邊定位算法，通過錨節點選擇來有效避免大誤差測距對節點定位結果的不利影響；（4）基於縫補策略的定位算法中的誤差累積抑制機制，在坐標系合併過程中利用節點位置誤差和測距誤差的不同特性來有效減小誤差累積。本項目的研究將為大規模無線感測器網路的實用化和廣泛套用提供很好的定位理論和技術支持，對將來物聯網中RFID標籤的定位技術提供有益的借鑑，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
在本基金的資助下，我們針對面向弱測距的無線感測器網路中的定位理論和算法做了大量的研究，主要包括各向異性網路中基於選擇性多邊定位的精確定位算法、二維/三維稀疏網路中的基於構件定位方法、基於每跳距離局部性的高精度距離估計算法及在此基礎上基於錨節點選擇的改進定位算法、基於WIFI和RFID的室內定位算法等。針對各向異性感測器網路中的定位問題，我們觀察到在這類網路中平均每跳距離之間存在著局部性特性，並提出了一種利用該局部性特性來對普通節點到錨節點之間的距離進行精確估計的方法，並在此基礎上提出了一種啟發式算法來對錨節點進行選擇以提高定位精度。更進一步，我們發現平均每跳距離的局部性特性是感測器網路中普遍存在著的一種性質，並從理論上分析了這種特性的本質原因以及影響這種特性的因素。針對基於局部性的距離估計方法，從理論上分析了其距離估計誤差的界並探討了不同因素對距離估計誤差的影響。將錨節點選擇問題形式化為一個最最佳化問題並提出了一種啟發式算法，通過同時考慮節點的幾何位置分布和距離估計誤差來選擇好的錨節點集合進行位置計算。針對稀疏網路中節點定位的覆蓋率過低的問題，提出了基於構件的二維/三維網路定位算法。在二維情況下，通過弱化構件合併條件並引入角度信息，改進了已有的基於構件定位算法的性能，比已有最好算法改進定位覆蓋率12%。在三維情況下，提出並證明了進行構件合併的條件，將節點的定位覆蓋率從已有算法的40%提高到90%以上。針對基於WiFi指紋的定位算法訓練階段採集開銷過大的問題，提出了一種基於多維標度的定位算法，通過利用縮小計算區域進行最佳化的方法，在保證定位精度的同時有效降低了訓練階段的採集開銷。針對基於RFID的室內定位系統，提出了一種僅利用邊界標籤的閱讀器定位算法。該算法能夠有效的處理失讀標籤和誤讀標籤，能夠提高定位精度30%以上。研究期間，研究人員參加了多次國際學術會議，成果論文在著名國際會議和國內外核心刊物發表。這些研究將有力的推動無線感測網網路定位技術和基於WIFI/RFID定位技術的套用與推廣普及。
