实验8_ WSN定位技术.pdf

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无需测距的定位技术不需要直接测量距离和角度信息。定位精度相对较低,不过可以满足某些应用的需要。 在计算几何学里多边形的几何中心称为质心,多边形顶点坐标的平均值就是质心节点的坐标。 假设多边形定点位置的坐标向量表示为pi= (xi,yi)T,则这个多边形的质心坐标为: 例如,如果四边形 ABCD 的顶点坐标分别为 (x1, y1),(x2, y2), (x3, y3) 和(x4,y4),则它的质心坐标计算如下: 这种方法的计算与实现都非常简单,根据网络的连通性确定出目标节点周围的信标参考节点,直接求解信标参考节点构成的多边形的质心。 锚点周期性地向临近节点广播分组信息,该信息包含了锚点的标识和位置。当未知结点接收到来自不同锚点的分组信息数量超过某一门限或在一定接收时间之后,就可以计算这些锚点所组成的多边形的质心,作为确定出自身位置。由于质心算法完全基于网络连通性,无需锚点和未知结点之间的协作和交互式通信协调,因而易于实现。 所用到的函数: 1. M = min(A)返回A最小的元素. 如果A是一个向量,然后min(A)返回A的最小元素. 如果A是一个矩阵,然后min(A)是一个包含每一列的最小值的行向量。 2. rand X = rand返回一个单一均匀分布随机数在区间 (0,1)。 X = rand(n)返回n--n矩阵的随机数字。 3. S = sum(A)返回 A 沿其大小不等于 1 的第一个数组维度的元素的总和。 如果A是一个向量,sum(A)可返回元素的总和。 如果A是一个矩阵,然后sum(A)返回一个行向量包含每个列的总和。 4. inf无穷大 此 MATLAB 函数 返回正无穷大的 IEEE 算术表示。除以零和溢出等操作会生成无穷值,从而导致结果因太大而无法表示为传统的浮点值 5. zeros - 创建全零数组 X = zeros返回标量0. X = zeros(n) -由-n矩阵的零返回n. 6. plot(X,Y)画出Y随X变化的2D 曲线。 plot(X,Y,o)用o描述(X,Y)这一点。 7.n= norm(v)返回的 2-范数或欧氏范数的向量v. n = norm (v,p)返回向量范数定义的sum(abs(v)^p)^(1/p),这里p是任何正值, Inf或-Inf. 8.s = num2str(A)数值数组转换为字符数组输出,它表示的数字。输出格式取决于原始值的大小。num2str是用于标签和标题情节与数字值。 所用到的变量: xy:均匀分布的信标节点位置矩阵 n:未知节点数量 SS: 未知节点位置矩阵 dm:通信半径 cent:质心 MM:未知节点估计坐标矩阵 e:估计位置和实际位置距离矩阵(误差)
5-11:1:101到10,步长是1;画出铺点,前一个括号是标号。 forj=1:1:10 x(+(1-1)本0)-(i-1)10 (j+(1-1)*0)=(j-1)*10 9 figure?出现图形界阻 p1ot(x,y,’k.'):%票点 he1dn%绊续画图 13-axis([01000100 [x;y];%把x,Y的坐标付给矩陛xy 15一 11c1d (r1 9 20 50;%未知节点 21 5x(i)=rand(1,1)*;%产生一个一行一列的矩阵:依然是0-1中任意一个值 s(i)=rand(1,1)求n; p1sx(1),sr(1).r*);%红星 xabe⊥(x轴”) 1abe1(轴): hold cn in-30;通信平径 m=100;%一共100个需 %未知节点循环;每一个未知苄点都与在通讯范围闪所有的锚点算一遍距离, 32到一个矩阵中,通讯距离以外的点为零 3-fj=1:1:n S=[Sx(1) Sy(j) k=0;%表示通信半径内的信标节点数 白for1-1:1:m d=norm(x(:,i)-55),2);%2范数就是求直线距离;不管行:鹗i列; ifd=d%是否在范围内:裹出信标节点,放到xx,yy中 双(,i)=x(1,i):%第1行第列:躯坐标都给了x i);第2行第1列 k=+1 44 45 ik=0hk不等于雾 48 cent(:,j=[sm(xx(j,:);sum(yy(j,:)/x;第j行的所有列 cent(:,j=0:%令第j列的所有元素为零 51 eno plot(cerIL(1,1), celL(2, 1, 0) holc on 54 (cent(1,j)Sg()], cent(2:j)S:(J)],R-);%节十立置利真实位置连授 title( Centroid') holc on MM-LcenIL(-, j), cenl(2, j) ()-normI(MM-SS), 2) %定位误差 end 56 figure/ dn %axis([0n01]) %j=1:1:n 96 hold on 96 title(ce F: disp(r定位误左=,rm2str()]);冷结果转换成字符串输出 四、实验内容 在环境下完成无线传感器中的质心算法的实现。在长为米的正方形区 域,信标节点(锚点)为个,随机生成个网络节点。节点的通信距离为米 画出不同未知节点与销节点的关系图,并定位计算误差,最后讨论得到的结果。 实验代码 锚节点节点设置 到,步长是;画出锚点,前一个括号是标号。 出现图形界面 黑点 继续画图 把的坐标付给矩阵 未知节点 六生一个一行一列的矩阼;依然是中任意个值 红星 轴轴 定位误差 实验截图 私 Figure1 文件(编辑E查看(插入(工具桌面D)奇国(帮耽(H 口白囝必已日国唸国 Centroid 100 90 8D 70 ,来 60 50 40十米 30 20 10 100 误差图 命令行窗口 定位误差=0.15204 文件(冂编额E)查(0入(具(D国(D)L)助(4 D运节怎 Centroid 运行运行并前进运行开 前 语弄 H:\Untitled.m UrLiEled. 1l ①米米 3x轴 , □roi=1:1:n d=noEm((xy(:,1)-55,2) 本 if d<=d 102030405060 s01023 3:1)=y( ;:%j行的F 所有列 定位误差=0.1E204 五、实验总结 无线传感器网终是面向事件的监测网络,对于大多数应用,不知道传感器位置而感知的数据 是没有意义的。 实吋地确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感器网络最基本的功能之,也是提 供监测事件位置信息的前提,所以定位技术对传感器网络应用的有效性起着关键的作用。 本次实验让我们更好地掌握合并质心算法的基本思想,懂得学会利用 Matlab实现质心算法并 且利用数学计算软件解决实际问题

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