APIT定位方法
發(fā)布時間:2012/3/31 20:36:10 訪問次數(shù):6696
近似三角形內(nèi)點測試法( APIT,Approximate Point-in-triangulation Test)是一種無需測距的定位技術(shù),它包括4個步驟。
第一步:收集信息。未知節(jié)點收集 PRN10016N2001J周圍臨近信標(biāo)節(jié)點的位置、標(biāo)識號、接收信號強度等信息,鄰居節(jié)點之間交換并共享各自接收到的信標(biāo)節(jié)點的信息。
第二步:PIT測試。未知節(jié)點收集到的信標(biāo)節(jié)點組合成不同的三角形,假設(shè)信標(biāo)節(jié)點有甩個,則可以組合成C個不同的三角形,測試該未知節(jié)點是否在三角形內(nèi)部,直到窮盡所有三角形或者達(dá)到預(yù)定的定位精度為止。將所有的包含未知節(jié)點的三角形存儲在Inside集合中。
第三步:計算重疊區(qū)域。計算Inside集合中所有三角形的重疊區(qū)域,該區(qū)域為一個多邊形。
第四步:計算未知節(jié)點的位置。計算重疊區(qū)域的質(zhì)心坐標(biāo)作為未知節(jié)點的坐標(biāo)。
APIT定位原理舉例如圖4-12所示。
接下來重點介紹PIT測試原理,如圖4-13所示,存在一個方向,當(dāng)節(jié)點M沿著這個方向移動時,如果它同時遠(yuǎn)離或者接近節(jié)點A、B、C時,則節(jié)點M在三角形ABC的外部,否則節(jié)點M在三角形ABC的內(nèi)部。
但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是靜止的,在這種情況下如何辨別節(jié)點M是靠近還是遠(yuǎn)離某一信標(biāo)節(jié)點。為了模擬節(jié)點的移動,利用節(jié)點的接收信號強度來進行測試,通常未知節(jié)點離信標(biāo)節(jié)點越遠(yuǎn),它的接收信號強度越弱,節(jié)點M通過與鄰居節(jié)點交換信息并對比接收信號強度值,從而可以判斷是靠近還是遠(yuǎn)離某一信標(biāo)節(jié)點。
為了窮盡所有可能的方向測試節(jié)點M會同時靠近或者遠(yuǎn)離3個信標(biāo)節(jié)點,提出近似三角形內(nèi)點測試法:節(jié)點M的所有鄰居節(jié)點相對于節(jié)點M均沒有同時遠(yuǎn)離或者靠近3個信標(biāo)節(jié)點A、B和C,那么節(jié)點M在三角形ABC內(nèi)部,否則芾點M在三角形ABC外部。
近似三角形內(nèi)點測試法PIT測試的準(zhǔn)確性與網(wǎng)絡(luò)場景和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度有關(guān),如圖4-14(a)所示,在這種場景中,節(jié)點M沒有任何鄰居節(jié)點同時靠近或者或者遠(yuǎn)離信標(biāo)節(jié)點A、B、C,因此節(jié)點M在三角形ABC內(nèi)部,反之在外部。但是在一些場景中按照此規(guī)則測試會出現(xiàn)錯誤,如圖4-14 (b)所示第一種情況,根據(jù)規(guī)則節(jié)點M存在一個鄰居3號節(jié)點同時遠(yuǎn)離信標(biāo)節(jié)點A、B、C,因此判斷結(jié)果應(yīng)該在三角形ABC外部,但是這是與實際場景不相符的。這種情況是由于節(jié)點M太靠近邊界引起的,同樣在場景2中由于鄰居節(jié)點的無規(guī)則放置會出現(xiàn)在三角形外部判斷成在三角形內(nèi)部的出錯情況。幸運的是,通過實驗測試結(jié)果觀察,出錯的情況相對較小,最壞情況下為14%,當(dāng)增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度時,未知節(jié)點可以測出更多的方向,這會減少將外部判斷成內(nèi)部的出錯情況,但是相應(yīng)地會增加將內(nèi)部判斷成外部出錯情況。
在網(wǎng)絡(luò)無線信號傳播模式不規(guī)則和傳感器節(jié)點隨機部署的情況下,APIT算法的定位精度高,性能穩(wěn)定,但是APIT測試需要較高的網(wǎng)絡(luò)連通性,通常連通度大于6。相對于質(zhì)心算法而言,APIT定位算法對信標(biāo)節(jié)點密度要求低,定位精度高。
近似三角形內(nèi)點測試法( APIT,Approximate Point-in-triangulation Test)是一種無需測距的定位技術(shù),它包括4個步驟。
第一步:收集信息。未知節(jié)點收集 PRN10016N2001J周圍臨近信標(biāo)節(jié)點的位置、標(biāo)識號、接收信號強度等信息,鄰居節(jié)點之間交換并共享各自接收到的信標(biāo)節(jié)點的信息。
第二步:PIT測試。未知節(jié)點收集到的信標(biāo)節(jié)點組合成不同的三角形,假設(shè)信標(biāo)節(jié)點有甩個,則可以組合成C個不同的三角形,測試該未知節(jié)點是否在三角形內(nèi)部,直到窮盡所有三角形或者達(dá)到預(yù)定的定位精度為止。將所有的包含未知節(jié)點的三角形存儲在Inside集合中。
第三步:計算重疊區(qū)域。計算Inside集合中所有三角形的重疊區(qū)域,該區(qū)域為一個多邊形。
第四步:計算未知節(jié)點的位置。計算重疊區(qū)域的質(zhì)心坐標(biāo)作為未知節(jié)點的坐標(biāo)。
APIT定位原理舉例如圖4-12所示。
接下來重點介紹PIT測試原理,如圖4-13所示,存在一個方向,當(dāng)節(jié)點M沿著這個方向移動時,如果它同時遠(yuǎn)離或者接近節(jié)點A、B、C時,則節(jié)點M在三角形ABC的外部,否則節(jié)點M在三角形ABC的內(nèi)部。
但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是靜止的,在這種情況下如何辨別節(jié)點M是靠近還是遠(yuǎn)離某一信標(biāo)節(jié)點。為了模擬節(jié)點的移動,利用節(jié)點的接收信號強度來進行測試,通常未知節(jié)點離信標(biāo)節(jié)點越遠(yuǎn),它的接收信號強度越弱,節(jié)點M通過與鄰居節(jié)點交換信息并對比接收信號強度值,從而可以判斷是靠近還是遠(yuǎn)離某一信標(biāo)節(jié)點。
為了窮盡所有可能的方向測試節(jié)點M會同時靠近或者遠(yuǎn)離3個信標(biāo)節(jié)點,提出近似三角形內(nèi)點測試法:節(jié)點M的所有鄰居節(jié)點相對于節(jié)點M均沒有同時遠(yuǎn)離或者靠近3個信標(biāo)節(jié)點A、B和C,那么節(jié)點M在三角形ABC內(nèi)部,否則芾點M在三角形ABC外部。
近似三角形內(nèi)點測試法PIT測試的準(zhǔn)確性與網(wǎng)絡(luò)場景和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度有關(guān),如圖4-14(a)所示,在這種場景中,節(jié)點M沒有任何鄰居節(jié)點同時靠近或者或者遠(yuǎn)離信標(biāo)節(jié)點A、B、C,因此節(jié)點M在三角形ABC內(nèi)部,反之在外部。但是在一些場景中按照此規(guī)則測試會出現(xiàn)錯誤,如圖4-14 (b)所示第一種情況,根據(jù)規(guī)則節(jié)點M存在一個鄰居3號節(jié)點同時遠(yuǎn)離信標(biāo)節(jié)點A、B、C,因此判斷結(jié)果應(yīng)該在三角形ABC外部,但是這是與實際場景不相符的。這種情況是由于節(jié)點M太靠近邊界引起的,同樣在場景2中由于鄰居節(jié)點的無規(guī)則放置會出現(xiàn)在三角形外部判斷成在三角形內(nèi)部的出錯情況。幸運的是,通過實驗測試結(jié)果觀察,出錯的情況相對較小,最壞情況下為14%,當(dāng)增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度時,未知節(jié)點可以測出更多的方向,這會減少將外部判斷成內(nèi)部的出錯情況,但是相應(yīng)地會增加將內(nèi)部判斷成外部出錯情況。
在網(wǎng)絡(luò)無線信號傳播模式不規(guī)則和傳感器節(jié)點隨機部署的情況下,APIT算法的定位精度高,性能穩(wěn)定,但是APIT測試需要較高的網(wǎng)絡(luò)連通性,通常連通度大于6。相對于質(zhì)心算法而言,APIT定位算法對信標(biāo)節(jié)點密度要求低,定位精度高。
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