无线传感器网络中几何位置估计技术的蒙特卡罗分析

admin · 发表于 2022-9-5 18:50:54

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无线传感器网络（WSNs）是传感器网络的最新分类，它融合了信号处理与估计，通信原理与协议，分布式算法，概率推理，数据库，系统与软件结构，能量感知计算，设计方法以及评价指标等多门学科，可用于支持高级别的信息处理任务。在无线传感器网络中，传感器的位置是一个非常重要的因素。在选择节点的地理位置时，人们普遍采用几何定位技术来进行确定。虽然同全球定位系统（GPS）相比，这种方法在精确度上略有逊色，但是成本较低，无需添加额外的设备，并且能在GPS 未能覆盖的区域中使用。本次研究的主要目标是提出一种计算模型，从而探讨无线传感器网络中节点随机分布的题目，能够通过蒙特卡洛分析，得出在给定区域中需要多少位置参考节点（AN）在使得传感器节点（SN）的数目最多的情况下能触发几何定位估算。该模型应当模仿并重复传感器随机分布可能的场景以及在给定区域中精密传感器的覆盖范围，从而对AN与SN之间连接产生的数值进行测量，并对SN触发的几何定位算法进行估值，从而预测出实际场景中类似网络的行为。本文作者通过多个步骤来实现上述的目的。根据通信原理中的数学方法对低功率无线链路进行了分析，考虑到无线信道和无线电等影响连接的因素，并结合在过去研究中获得的无线电的一些非常规数据结果，得出一个新的数学公式，能够精确的仿真出传感器无线电的覆盖范围。通过MATLAB 场景开发了一个切实可行的计算模型，从而进行蒙特卡罗研究中所需的循环与计算。通过提出的计算模型，还体现了简易感应模型的不精确性和误导性。此外，由于本模型包括了例如调制，编码，输出功率，帧尺寸，噪声层以及信道参数等对参考位置节点（AN）与传感器节点（SN）之间连接的影响，进而对传感器节点（SN）触发几何定位算法的影响，因此该模型可以在设计随机布署的WSN网络时，提供估测和推论。最后，本文作者希望这次研究能够对决策者在通过几何定位估测技术来设计无线传感器网络（WSN）随机分布策略时提供帮助，并能在相关研究领域为进一步的分析研究抛砖引玉。

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