基于北斗的远洋渔业监控系统应用设想

２０１５年第　期　（总第１４５期）　信息通信　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣｏＭＮｎ　ＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　２０１５　（Ｓｕｍ．Ｎｏ　１４５）　基于移动锚节点的无线传感网ＲＳＳＩ定位改进算法　，　袁博，洪宁　（兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州７３００７０）　摘要：文章针对三维空间下固定锚节点在定位精度、成功率不高的问题，研究分析了基于ＲＳＳＩ算法的ＥＲＳＳ算法，提出　了一种新的改进方法：利用移动锚节点采用特定移动轨迹并结合ＥＲＳＳ定位方法，修正了选取ＲＳＳＩ值时的合理性。针　对边缘地区锚节点数量较少的情况，利用单一移动锚节点在空间内为圆柱体式旋转上升，平面上为以恒定角速度，自内　而外逆时针旋转，周期性广播其坐标信息，从而确定未知锚节点的位置信息，同时利用ＥＲＳＳ算法，从而实现较为准确的　定位。仿真结果表明，定位精度比未使用此方法的有了一定的提高。　关键词：无线传感网；移动锚节点；ＲＳＳＩ测距；定位　．　中图分类号：ＴＮ９２９．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３．１１３１（２０１５）０１．００５８．０２　本文选用理论传输模型。信号传输的理论模型又包括了双线　地面反射模型、自由空间模型以及ｓｈａｄｏｗｉｎｇ模型。本文选取　ｓｈａｄｏｗｉｎｇ模型作为信号传输模型。其模型归纳如下：　ＲＳＳＩ＝　一ｌＯ　１ｇ二＋　’　０引言　被誉为全球未来三大高科技产业之一的无线传感网，因　其在军事、交通、消防等方面具有广泛的应用前景，近年来得　到了长足的发展。然而，不管在战场侦察，地震实时监控或者　矿井监测等应用场合都需要传感器节点能够提供自身的精确　位置信息，否则收集到的信息就毫无意义。同时，了解传感器　节点的位置分布状况可以对提高网络的路由效率提供帮助，　其中ＲＳＳＩ为距离ａ处的信号强度值（ｄＢｍ），九是路径损　耗系数，大小在２－４之间，气是在参考距离ａｏ处的信号强度值　（ｄＢｍ），）（ｏ是个均值为０的高斯分布变量。　从而实现网络的负载均衡以及网络拓扑的自动配置，改善整　个网络的覆盖质量Ⅲ。因此，必须采取一定的机制或算法来实　现无线传感器网络中各节点的定位，而定位精度又是其中最　重要的一个环节。　１．３　ＥＲＳＳ算法　为了提高定位精度，文献【３】提出了一种新的方法：利用计　算角度来筛选锚节点，证明了当待测节点与任意两个锚节点　的连线夹角（锐角）都等于７０．５２６４。时，则待测点定位误差最　文献［２］提出了一种利用移动锚节点采用螺旋状轨迹移动　的定位方法，同ＲＳＳＩ与ＤＶ－ＨＯＰ等方法相比，提高了定位精度　和定位成功率。文献［３］提出了一种基于ＲＳＳＩ算法的新的空间　算法ＥＳＳＩ，算法简单且运算过程中不增加额外的通信开销，提　高了定位精度和通信响应时间　文献［４】通过对测量的ＲＳＳＩ值　进行了预处理，对质心算法中的加权因子进行了修正，新的算法　在定位精度方面有了一定的提高。本文在ＥＲＳＳ算法的基础　上，提出了一种移动锚节点采用固定移动轨迹，并加入了移动锚　小。其算法描述如下：　（１）锚节点周期性的广播自身坐标以及ＩＤ信息。　（２）待测节点在收到大量的锚节点信息后，任意选取４个　锚节点，计算以待测节点为顶点的锐角角度。　（３）选取角度在ｆ　７０．５２４６。一无７０．５２４６。＋　ｌ范围内的４个锚　节点来计算待测节点位置，然后对每一组在此角度范围内的　锚节点均计算节点位置。　一　一　节点广播休眠体制，来实现对定位精度及能耗的改进。　（４）对得到的大量节点位置取均值，从而实现对待测节点　位置的估计。　１算法模型　１．１　ＲＳＳＩ测距的基本原理　２本文改进算法　由于ＥＲｓＳ算法是从大量锚节点信息中筛选出符合条件　的锚节点信息，因此其在定位时间、能耗等方面存在着一定的　不足。因此本文提出了一种基于ＥＲＳＳ的改进算法。　通过己知的发射信号强度，以及待测节点接收到的信号　强度，来计算传播过程中的损耗，再使用合适的信号传输模型，　把计算出的损耗值换算成己知节点与未知节点之间的距离。　１．２无线信号传输模型　一２．１锚节点运行轨迹　本文仅考虑基于一个移动锚节点的方案。移动锚节点周　一——般来说，信号传输模型分为理论模型和经验模型两种。　一十　．＋”＋一＋－＋－＋一＋－＋一＋一　＋一＊——●一　参考文献：　终端［Ｊ】．上海海事大学学报，２０１２，３３（３）：１．４　【６］刘伟．基于“北斗一号”的车载导航终端系统设计与实现　［１］　胡刚，马听，范秋燕．北斗卫星导航系统在海洋渔业上的应　用［Ｊ］．现代渔业，２０１０，３７（１）：６０．６２　【Ｄ】．电子科技大学，２０１０　［７］王艳军，王晓峰．ＡＩＳ和北斗终端组合在船舶动态监控中　的应用［Ｊ］．上海海事大学学报，２０１１，３２（４）：１７：２１　［８】卢亮，张婷，邓磊　匕斗导航民用市场分析研究［Ｊ】．通信技术，　２０１３，４６（５）：１０１．１０３　作者简介：董宇（１９７９．），男，湖北天门人，工程师，主要研究方　【２】　贝敏，葛榜军．北斗卫星导航系统及应用［Ｊ］．卫星应用，２０１２　（５）：１９．２３．　［３］李晶，刘建，卢红洋．基于北斗卫星导航系统的船舶监控中　心的设计与实现［Ｊ］．数字通信世界，２０１１（ｓ１）：６８．７１　【４］夏晓巍．基于移动平台的北斗应急通信系统［Ｊ】．通信技术，　２０１３，４６（５）：１９．２３　［５５］　应士君，王坤，刘卫，邹绪平．基于北斗二代系统的船载定位　５８　向为信息通信、指挥自动化等；成世文（１９８６一），男，广东清远人，　硕士，工程师，研究方向为指控组织设计、军转民应用技术等。