我 多媒体的发展 1687 - 5699 1687 - 5680 Hindawi出版公司 569848年 10.1155 / 2008/569848 569848年 研究文章 传感器网络定位连续跟踪应用程序:实施和绩效评估 Denegri 里维奥 Zappatore 桑德罗 Davoli 弗朗哥 Ghanbari 默罕默德 部门的通信、计算机和系统科学 热那亚大学 通过所有'Opera Pia 13 16145年热那亚 意大利 dist.unige.it 2008年 02 07年 2008年 2008年 07年 03 2008年 17 06 2008年 2008年 版权©2008 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

增加兴趣系统能够为用户提供身临其境的服务(例如,domotics、上下文感知应用程序和融入式远程学习工具)鼓励廉价而有效的发展平台,旨在跟踪对象,人们在一定的空间内。在这种情况下,无线传感器网络(网络)可以发挥非常重要的作用,因为专门的传感器可以被充分利用,以生成/接收信号通过传感器网络可以获得节点的位置与被跟踪的对象。提出了一个原始定位平台,利用单跳,系统基于微芯片单片机和柏树射频设备,跟踪移动节点。具体地说,网络的节点分为三组:第一组由锚节点,根据水槽的命令(WSN)的中心节点,产生超声波脉冲。这些脉冲由第二组(移动)接收节点,估计脉冲时间旅行和交流水槽。最后,最后一集是由通用节点收集周围的任何类型的数据字段。水槽收集的所有数据,计算移动节点的位置,并将信息转移到外部用户在互联网上。采用的算法来管理网络和本地化移动节点进行了讨论。一个工作原型基于硬件平台、软件和协议中描述本文已经部署和测试,和一些结果显示。提出了定位系统的仿真结果显示系统的可伸缩性。

 1。介绍

如今,越来越多的系统定位是一个关键要素,加快工作或向用户提供先进的服务:在所谓的上下文感知系统中,例如,要有知识的所有服务的位置是一个基本功能开发。

此外,定位功能是一个基本组件在身临其境的通信中,至少在所有情况下涉及用户移动性;在某些情况下,用户都是由机器人移动在一定的区域内( 1- - - - - - 3]。指出的,比如在 4),有四种常见的任务在身临其境的可视化,即定位、定位、导航和表示。实际上,许多虚拟浸入式环境重点工作任务的用户定位一个特定的目标(如音频源) 4- - - - - - 6]。然而,同样重要的是在这样的环境中通常是对称的本地化问题的用户周围环境技术(见,例如,( 7, 8])。

本地化的问题已经普遍使用不同的方法来解决,这依赖于操作系统的环境。当应用程序被部署在一个宽阔的户外环境,全球定位系统(GPS)是最普通的方法:它是当接收器是在广泛的领域,但它可以是无用的在更复杂的环境中,例如狭窄的城市街道或室内空间( 9]。

开发了其他解决方案来克服这些不足:无线电功率地图和理论或实证,功率下降法通常被用来估计的距离已知的固定位置,例如通过测量从IEEE接收功率 802.11 接入点或蜂窝基站。对于室内的应用程序,也基于接收功率的方法不提供足够的准确性,由于环境的复杂性。改进得到当采用其他技术:解决方案基于超声学给比无线电方法更好的结果,也会更便宜。

当目标精度高,系统通常基于高端技术设备( 10]或非常复杂的基础设施,这使得部署昂贵和困难,尤其是室内。布线需要大部分的努力:基于无线通讯解决方案可以很容易地解决这个麻烦,因此可以加快系统的部署。

无线传感器网络(网络)体现灵活性和从容的想法。他们是由几个简单的设备,通过无线电通信的节点,配合达成目标。网络通常用于监控非常广泛的领域:节点测量一些数量,例如温度,并发送数据到一个特定的节点,称为下沉,这是传感器网络和其他网络之间的接口。具体协议开发配置网络,通过洪水拓扑信息和路由数据从传感器到水槽里。为了克服长途,协议必须允许多次反射传输。节点发送数据包到水槽通过其他节点,但他们也必须尽可能简单节省电池和应对节点的计算和存储能力有限。网络可以组织为网格,利用多次反射的协议,而且集群或层次结构可以采用在网络设计。

定位,在室内环境中,可以使用网络[所面临的 11]:节点的一个子集形成了固定的基础设施,而其他人则必须本地化。廉价的单片机计算机和小型无线电收发的可用性使容易设计体积小节点,没有许多困难,到处都可以安装。

本文给出的方法混合两种不同的技术,也就是说,广播和超声学,共同应用于小说定位测量和数据采集的集成系统。飞行时间测量是通过超声波设备,提供更好的精确度,这个任务对无线电传播。基于轮询的无线分组网络采用测量(和其他传感器数据)收集。解耦两个任务允许更有效的系统设计和采用的最佳技术。

本文组织如下。部分 2描述的结构,系统的节点,算法实现。测量完成通信信道和定位精度结果部分所示 3,而部分 4显示了模拟的结果与定位系统。最后,在最后一节,结论和未来改进系统设计提出了。

 2。传感器网络

图 1草图设计了传感器网络,其外围元素节点,是平台致力于跟踪应用程序的组件。节点可以分为三个主要集,根据他们在网络中扮演的角色。第一组包括节点,称为锚节点(一个),必须放置在固定的,合适的(已知)职位;第二组是由移动节点,这里被称为移动节点(MN),需要跟踪在一定建筑物或房间。最终,最后一集组通用节点(GN)的目标,例如,一些环境参数的监测,如温度。所有这些节点直接通信,通过无线电调制解调器(RM),中央节点,称为水槽,集获得的数据外围节点,同步网络运营,充当“网关”IP基础设施。

提出了传感器网络的整体结构、出版数据通过SNMP代理。通过SNMP访问客户数据(例如,商业产品OpenView网络节点管理器(OV NNM))。

应该强调,在我们的实现中,现成的硬件平台设计元素:这允许建筑非常廉价的节点,具有良好的计算和通信能力。这一目标,在设计阶段,多关注(我)采用商业组件,(2)选择集成电路提供PDIP(塑料双内联包)呈现任何可能的替代部分很简单,(iii)利用射频收发器操作在免费的ISM波段(2.4 GHz)能够在内部传播和序列化/反序列化数据传输,及(iv)保持节点板的尺寸尽可能小,从而允许一个简单的部署的传感器网络。

锚、移动和通用节点是基于相同的硬件平台,组成的一个主板,所有的电子元件被放置。的不同“身份”节点提供的特定的女儿卡插入主板。目前,两个女儿卡设计:1、用于俺们,包括一个放大器和一个超声波发射装置 12]。另一方面,受雇于MNs,包括超声波麦克风 12),和一个带通前端放大器。GNs不需要女儿卡,至少是最常见的数据收购。

功能块的主板是描绘在图 2。其核心组件是由单片机、PIC 16 f876 [ 13)(或图18 f252,即。,pin-to-pin compatible with the previous one): the latter communicates, via an SPI (serial peripheral interface), with a radio transceiver, based on the Cypress CYWUSB6935 chip [ 14]。在我们的实现中,我们采用了Cypress-based“高速多路收发器,由钟表公司。意大利媒体企业,专业从事射频模块的设计( 15]。

传感器网络节点的功能块。

的所有模拟输入单片机,SPI,和PWM(脉冲宽度调制)线和其他单片机通用信号连接器,可以插入子卡。通过这种方式,可以控制和获得更多的信号,以及处理专用卡,电路组成的一个特别的MNs,答。

编程/调试接口提供了ICD(在线调试)开发,它允许用户上传和调试固件直接在单片机上。动力装置(PU)监视电池状态,如果一个外部电源可用,PU控制和调节电池充电。I / O单元由一个非常简单的接口,它允许单片机获得只有非常有限的信号。虽然单片机可以处理8数字式(即开关)输入,8数字式输出,和4个模拟输入通道、车载电路允许管理只有1数字输入,1个数字输出,和1个模拟输入通道:实现更多的I / O容量的女儿卡必须插在主板。

这个设计的选择是出于这一事实,一般而言,它是方便解耦网络运营设施和功能,驻留在主板的一个节点,从特定的功能,包括使用特别的组件。此外,需要注意的是,在GN的情况下,只有数量有限的I / O线通常需要满足数据采集的要求。

图 3介绍了传感器开发的主板在我们的研究活动。各个协议层的基础上,以及司机处理射频收发器,软件部分管理动力装置和信号采集和信号调节是在单片机上实现。

主板的无线传感器实现。

如前所述,网络的中心元素是沉没,包括两个主要的元素:一个网络下沉控制器(NSC),和一个水槽经理(SM)。硬件和固件前类似于常见的传感器节点,而后者由单板手臂(先进的RISC机器)电脑(引导Linux),由技术系统( 16]。

NSC实际上管理传感器网络,并提供一个合适的同步,从而允许MNs估计它们俺们的距离(见部分 2.4)。SM收集MNs的相关数据(ANs)的距离,根据三角测量算法和流程。最后,SM发布MNs的位置利用SNMP代理提供的设施或Web服务。

这一目标,SM不断与国家安全委员会为了得到任何信息获得MNs,俺们和发送命令,所以,他们是来产生超声波脉冲触发。此外,从GNs SM收集数据获得。SM来自节点的信息存储在一个内部实时数据库,这也是访问的过程在三角测量过程和数据收集的畿尼的出版。水槽的功能块是描绘在图 4。

功能块的下沉。

 2.1。锚节点

在图 5块形成超声波传输电子进行描述。可以看到,已经完成设计尽可能简单,以减少功耗和尺寸。所有操作都是由单片机控制的主板。超声波脉冲,在40 kHz的频率,通过生成PWM(脉冲宽度调制)产生的信号驱动一个放大器的图片/电压缓冲区直接连接到超声波发射设备( 12]。

超声波发射器的功能块。

 2.2。移动节点

超声电子由移动节点块如图 6。至于锚节点,脉冲检测是保持尽可能简单。

超声波接收器的功能块。

接收到的超声波信号是第一过滤带通滤波器(瘘)40 kHz,然后放大1000倍约2伏的电压。脉冲检测是利用单片机外部中断执行的(INT)设施。当接收到的信号超过一个阈值,生成中断和延迟的脉冲测量(见图 7)。产生的阈值过滤PWM信号由单片机提供:通过改变占空比的PWM,中值滤波器(低通滤波器)提取的可以改变。阈值确定前MN开始操作:选择其价值高于最大噪音水平在监听窗口。以这种方式进行,延迟测量误差最小化,系统可以适应不同的噪音水平。

截图显示接收到的信号,阈值水平,测量ToF。

 2.3。通信协议

访问协议的实现非常简单,可以被认为是一个轮询算法的修改版本。基本的想法把网络操作在两个不同的阶段。在前一个称为轮询(PP)阶段,水槽周期性发送ANs命令迫使发射超声波脉冲序列。MNs的水槽的民意调查,为了接收,从每个MN,由脉冲到达时间。为了发送/接收指令/数据一个一个/锰、水槽传送POLL-REQuest解决锚/移动节点,这反过来,必须应对POLL-RESponse包在一定的时间间隔。

在将命令发送到所有俺们和轮询每个MN,第二阶段,名叫迎宾阶段(美联社),开始。水槽定期广播信标(BEAC)和听通道一定量的时间了。接到一个灯塔,一个绑定GN节点可能通知(通过TX-REQuest)水槽,从现场获得的新数据,或一个未绑定节点可能会问进入网络通过发送绑定请求数据包。

在前者情况下,水槽GN民意调查,从而使它传播信息获取;在后一种情况下,水槽结合新节点和发送它Bind-RESponse数据包,包含一个独特的标识符,通过水槽将调查传感器下面的数据交换。图 8概略地代表不同的水槽和传感器节点之间的事务类型。

时间线展示: j 一个, k th MN投票(投票阶段); 米 th GN请求发送和新节点绑定(迎宾阶段)。数据包通过水槽所示浅灰色、白色数据包传输节点,显示了超声波脉冲深灰色。

报告中使用的各种包类型的WSN在图 9。数据包标记(a)是通过在美联社水槽;包交换(b)和(c)通过水槽和一个未绑定节点想要进入网络。包(d)和(e)在投票阶段与ANs, MNs, GNs;而最后一个包(f)是通过一个GN通知数据发送的水槽。

包类型中使用的WSN: (a)灯塔数据包,(b) - (c)绑定包,(d) - (e)轮询包,(f)数据传输请求包。

 2.4。同步、测量和数据采集

建立网络时,移动节点的定位可以开始:图 8显示的操作。水槽节点广播数据包,开始指挥锚节点 j 发送一个超声波脉冲。因为这个数据包广播,也移动节点接收:所以他们使用这个包作为时间基准来衡量下超声波脉冲飞行时间(ToF)。ToF测量每个移动节点结束时检测超声波脉冲,如图 10硬编码后,或者超时。超声检测是由使用硬件部分中描述 2.2。由于无线电传播延迟可以被解释为零由于短singlehop网络的节点到节点的距离,只有固件和硬件延迟必须取消从ToF精密距离测量。这些延迟是由于广播数据包处理和电子控制超声波代( 17]。

轮询沉到发送的数据包 j 一个和使用的 k 计算ToF th MN作为参考时间。

命令传输后,在一个固定的时间水槽开始投票阶段收集每个移动节点的测量。调查每个节点传输自己的ToF测量水池;后者记录测量:当移动节点至少有一组由三个测量,可以固定它的位置。该算法用于移动节点的位置估计是基于三边测量并将部分中描述 2.5。

轮询是最耗时的一个阶段,尤其是大量的移动节点必须本地化,因为所有移动节点的测量必须聚集。改善这个操作,引入了一个定位的方法。当系统开始本地化,投票阶段执行轮询所有节点与一个水槽以公正的方式。然而,当节点的位置是已知的,轮询可以通过使用一个更聪明的方法。移动节点只能检测超声波脉冲来自锚节点放置在一个小区域的上面,所以当锚定一个水槽命令j传输超声波脉冲,随后调查只移动节点在附近的局部j。采用这种技术,在缓慢运动的假设下,只有少数节点调查:因此投票阶段的持续时间减少。

 2.5。定位

当至少有三个飞行时间测量收集相同的移动节点,可以使用三边测量算法来估计节点位置( 18]。

假设声速等于 344年 米 / 年代 移动节点的距离,计算锚节点。高度从地面被认为是固定的,也就是说,每个移动节点的高度是由系统和在时间不会改变。这个假设很容易满足,例如,当移动节点连接到机架,手推车,或叉车:网络创业期间,移动节点可以发送水槽的高度。进一步改进算法实现将允许删除这个假设。

算法的第一步是计算的交集点三个time-of-flight-radius领域:通过一切情绪投射到平面移动节点所在的高度从地面锚节点和使用特定的移动节点)我们将考虑圈而不是球。一个圆的半径是time-of-flight-radius紧密相关,因此我们将使用相同的符号。由于在ToF计算错误或不准确,第一步可以产生三种情况:(i)圆圈相交,有六个相交点,(2)不是所有的圆圈相交,所以有四个交点,(3)只有两个圆相交。

在后一种情况下,本地化是不可能的,而在前两个情况下,十字路口分两步期间,以同样的方式处理的算法。首先,最近的三个或两个点集创建属于不同的十字路口。第二,估计位置计算质心的三个或两个点。图 11完全显示了结果当所有time-of-flight-radius球体相交。灰色三角形是由三个最近点的相交圆(标有三角形)和估计的位置是它的质心(黑点)。

三边测量的例子,使用三个锚节点( 一个 N j )。位置是固定的(黑色圆)在三角形的重心由time-of-flight-radius交集点(小三角形)( T o F j )。

 3所示。实验结果

测试活动有两个主要目标。第一个目的是评估的实际特点radio-modems采用我们的方案。具体地说,我们的目标是更好地描述提供的覆盖范围和干扰免疫无线电设备在不同的操作条件下。第二组的测试是为了估计精度决定MNs的位置采用定位算法的实现。覆盖范围和干扰的免疫力,大量的测试进行的一层建筑,与几个办公室和实验室。

估计的覆盖区域的无线电收发机,一组测量数据收集在一个地板的建筑我们的部门。地板是由两排相邻办公室和实验室,由一个通道分开。特别是,房间之间的墙壁是用钢筋混凝土建造,而通道和房间之间的墙壁是玻璃面板:环境可以被视为quasiopen空间。水槽放置在中间的通道。

当数据包通过使用最大功率(15 dBm),覆盖范围延伸至约25米的各个方向节点,并允许覆盖整个地板使用单一下沉。测量,95%的面积都是同时通过传输6 dBm,它允许以节省电池。此外,远距离测量,quasifree空间条件下执行,强调最大传输范围约500米。这证明,在一个开放的空间(例如,一个储藏室,机库),一个节点可能约150 - 200远离水池,因此,只要适当放置水槽,WSN可能的占地面积大约25000米2。

从报告的百分比表 1, 2, 3,它可以指出,对于一些高功率水平有一个收到的数据包数量减少:这种效应是由干扰引起的由于墙壁和对象的强反射和散射的影响。above-considered多径和阴影效应是唯一产生干扰。增加节点的数量没有影响正确收到数据包的数量,因为多个访问计划是基于轮询。

收到包的比例和不正确的数据包百分比与不同功率两个设备在同一个房间里。总包传输:5000。

功率(dBm) −14 −10 −6 −1 6 10 13 15
收到了 97.80% 99.44% 98.75% 98.84% 100% 100% 100% 99.96%
不正确的 4.67% 2.51% 3.31% 0.96% 0.08% 0.00% 0.25% 0.51%

收到包的比例和不正确的数据包百分比与不同功率两个设备在附近的房间里。总包传输:5000。

功率(dBm) −14 −10 −6 −1 6 10 13 15
收到了 27.02% 54.52% 62.76% 72.80% 76.76% 99.67% 89.70% 77.93%
不正确的 25.05% 32.65% 14.74% 9.00% 3.43% 1.69% 0.52% 0.33%

收到包的比例和不正确的数据包百分比与不同功率为两个设备在遥远的房间。总包传输:5000。

功率(dBm) −14 −10 −6 −1 6 10 13 15
收到了 12.16% 23.70% 62.50% 60.30% 79.31% 87.93% 96.64% 99.18%
不正确的 21.32% 16.54% 3.10% 33.17% 7.20% 4.86% 8.30% 1.35%

抗干扰性是评估通过研究拒绝cochannel和邻道干扰的能力。测试与另一个无线电收发机的帮助下,进行了适当的程序来产生信号相同频率或相邻信道。Cochannel进行了测试使用不同的伪代码,而相邻道测试过程中,主要和干扰信号利用相同的伪代码。在这两种情况下,一个好的干扰免疫证明。表 4报道的数量正确收到数据包,当一个在同一个频道上进行干扰信号存在,但用不同的伪噪声序列蔓延。此外,在相邻信道干扰信号的影响,相同的伪噪声序列,蔓延在表中做了总结 5。两组结果确认好免疫力水平干扰。

收到包百分比和错误的数据包比例和不同的功率两个设备在同一个房间里在同一个频道上进行交流与不同的伪噪声码。总包传输:5000。

功率(dBm) −14 6 15
收到了 98.03% 98.71% 99.63%
不正确的 12.63% 10.35% 5.29%

收到包的比例和不正确的数据包百分比与不同功率对相邻两个设备在同一个房间里交流渠道相同的伪噪声码。总包传输:5000。

功率(dBm) −14 6 15
收到了 91.76% 99.78% 99.25%
不正确的 6.40% 2.38% 5.16%

最后,评价超声定位子系统的性能,降低实验已被采用。四答一直挂在天花板上的实验室和一个MN区域内被移动。图 12显示的位置估计仍然锰;图 13显示相反,MN沿着一条路径的跟踪。一个静止节点的位置落在一个面积约1厘米2:这是由于随机ToF测量错误。MN沿着一条路径的跟踪显示更大的错误,但是永远小于20厘米。

仍然MN的本地化。缩放显示,估计位置几乎都集中在一个区域的1 c 米 2 。所有的措施都用厘米表示。

跟踪的MN(实线)后路径(虚线)。最大误差大约是20厘米。所有的措施都用厘米表示。

由于窄光束的超声波发射设备和接收器,天花板的高度和MNs的高度影响超声波覆盖每一个领域。具体来说,高约3米的天花板,每个安装的覆盖范围大约是一个圆的半径2.5米。

 4所示。仿真结果

评估定位系统工作性能的基础上基于建筑前面部分所描述的,一些模拟进行。用Matlab编写的计算程序和最重要的参数在表列出参与模拟 6。两种不同的策略可以用来调查答。

参与模拟最相关的参数。

参数 描述
传感器网络领域面积 467米2
细胞的数量 变量
MNs的数量 变量
MNs的速度 变量
类型的运动 随机路点
轮询策略 光栅或智能扫描
噪音 只有MN运动被认为是
仿真时间 60秒

在光栅扫描策略俺们都是调查使用光栅方案(即在每一个周期。,年代canning them row by row) before switching to the polling phase dedicated to collect data from mobiles. With the “smart scan” strategy, only those ANs are polled that are in the neighborhood of the previously estimated positions of the MNs. All other anchor nodes are not polled, so the time elapsed between two localizations is reduced. This approach works well when in the WSN field area there are few MNs or when they cluster in small regions. The improvement of the “smart scan” approach vanishes when MNs are equally distributed within the controlled area. To take into account new MN nodes that enter the system, a “raster scan” polling is periodically performed to discover the positions of new nodes.

图 14显示6 MNs移动速度不同的跟踪定位系统所覆盖的区域内。

跟踪的例子:6 MNs移动 { 0.1 0.5 0.9 1.25 1.6 - 2 } 使用“智能扫描”轮询m / s。每一个轨迹与MN数字标记。明星( ∗ 俺们,十字架(+)是MNs的估计位置。错误的仿真如图 18和表 10。

数据 15, 16, 17, 18和表 7- - - - - - 10显示跟踪错误和他们对两种类型的模拟数据:6 MNs所有移动1米/秒和6 MNs移动 { 0.1 0.5 0.9 1.25 1.6 - 2 } m / s。可以看到数据,误差总是小于0.2米(只有两个点超过这个值)。

误差统计6 MNs移动在1 m / s使用“光栅扫描”轮询。

MN # 的意思是[m] 方差[m2]
1 0.0426 8.9156 e − 4
2 0.0349 6.1449 e − 4
3 0.0282 3.4996 e − 4
4 0.0395 7.2375 e − 4
5 0.0389 1.0 e − 3
6 0.0401 6.7607 e − 4

误差统计6 MNs移动在1 m / s使用“智能扫描”轮询。

MN # 的意思是[m] 方差[m2]
1 0.0270 4.3186 e − 4
2 0.0351 6.5857 e − 4
3 0.0289 6.5972 e − 4
4 0.0355 6.3438 e − 4
5 0.0279 5.3628 e − 4
6 0.0289 3.6381 e − 4

误差统计6 MNs移动 { 0.1 0.5 0.9 1.25 1.6 - 2 } m / s使用“光栅扫描”轮询。

MN # 的意思是[m] 方差[m2]
1 0.0131 9.0023 e − 5
2 0.0151 2.0972 e − 4
3 0.0448 8.2210 e − 4
4 0.0462 1.5 e − 3
5 0.0576 2.0 e − 4
6 0.0853 2.8 e − 4

误差统计6 MNs移动 { 0.1 0.5 0.9 1.25 1.6 - 2 } 使用“智能扫描”轮询m / s。

MN # 的意思是[m] 方差[m2]
1 0.0029 6.1304 e − 006年
2 0.0165 1.9648 e − 004年
3 0.0228 2.9222 e − 004年
4 0.0452 1.1 e − 3
5 0.0498 2.8 e − 4
6 0.0578 1.7 e − 4

跟踪错误[m]和MN估计位置:6 MNs移动在1 m / s使用“光栅扫描”轮询。这个模拟的统计数据表中列出 7。

跟踪错误[m]和MN估计位置:6 MNs移动在1 m / s使用“智能扫描”轮询。这个模拟的统计数据表中列出 8。

跟踪错误[m]和MN估计位置:6 MNs移动 { 0.1 0.5 0.9 1.25 1.6 - 2 } m / s使用“光栅扫描”轮询。这个模拟的统计数据表中列出 9。

跟踪错误[m]和MN估计位置:6 MNs移动 { 0.1 0.5 0.9 1.25 1.6 - 2 } 使用“智能扫描”轮询m / s。这个模拟的统计数据表中列出 10。

当一个仿真节点移动速度等于被认为是,表 7和 8表明,使用“智能扫描”战略错误有点低于“光栅扫描”战略时使用。此外,在相同的仿真时间,我们得到了约60本地化使用“智能扫描”的策略,而33本地化执行只通过使用“光栅扫描”战略。“智能扫描”轮询的优点,系统可以执行更准确的跟踪MNs,因为它花费更少的时间在一个轮询阶段。

现在考虑仿真MNs移动速度不同,我们可以看到,我们得到了非常小的错误节点移动缓慢,而错误稍稍增加节点移动得更快。

考虑仿真和实际实验中必须突出显示,刷新频率限制是由于物理系统用于执行本地化(即。超声波)而不是沟通或信道访问协议。调查锚不能快于超声波脉冲旅行所需的时间从一个最远的点的覆盖范围。性能可能会进一步提高了轮询答以更聪明的方式(例如,不止一个,但不相邻,在同一时间),但民调率的下限总是存在。

 5。结论

提出了一个原始的基础上,设计并实现了一个室内环境中面临本地化需求。根据单跳传输网络运营方案:水槽坐标所有锚节点和移动节点定位后者;此外,其他节点具有不同“身份”(如测量温度)是由网络。

测量已经证明,通过使用这里描述的硬件和算法,水槽可以控制一个开放面积约250002;此外,通过超声定位精度子系统约2厘米仍然MNs和移动的15厘米。

精密测量获得的非常接近一个仿真提供的:平均误差沿着特定路径2 - 5厘米,在绝对最大误差限制在大约20厘米。此外,模拟实验证明了系统的精度可以稍微提高了采用智能轮询策略。轮询的下限利率总是存在,是由超声脉冲的传播速度。

可能的进化我们正在考虑包括使用多次反射的协议组织网络层次结构框架。通过这种方式,收集的数据来自水槽节点作为数据集中器的更高层次。这种方法可以重复锥体的方式传送数据到一个独特的控制点。

 确认

这项工作是支持的部分意大利教育部和研究(MIUR),爱尔兰联合银行项目的框架内。本文邀请贡献的一个扩展版本在2007年IMMERSCOM Bussolengo(维罗纳),意大利。

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