无线传感器网络——边界定位地理路由的MATLAB仿真

一、实验目的及内容

针对边界定位地理路由中,边界节点均为信标节点的情况,使用Matlab软件进行节点定位的仿真实现,观察迭代次数对节点位置精度的影响,进一步加深对边界定位地理路由的理解。

计算节点坐标的过程:

(1)起始阶段:边界节点位置已经确定,设置所有非边界节点的坐标相同

(2)迭代阶段:定义节点的位置为邻居节点坐标位置的平均值,非边界节点计算自己的坐标,邻居节点相互交换计算出的心得坐标值,再进行下一步迭代

(3)当达到一定迭代次数,或者超过一个停止阈值(如当前坐标的变化不超过5%时)停止迭代

仿真要求:选取合适的节点数、节点分布区域和单跳传输距离,设置边界节点的位置坐标,输出3种不同迭代次数下的仿真结果图。

二、仿真结果及分析

仿真参数设置:仿真中设置节点5000个,边界节点80个。节点随机分布在一个200*200的矩形范围之内,边界节点均匀分布在举行的边上。设定单条传输距离为10。节点初始位置设置为(100,100)

图3-1   10次迭代

仿真结果分析:图3-1是进行10次迭代之后的结果。可以看到迭代次数较少时,大部分节点的坐标还集中在给定的初始点(100,100)。

图3-2    100次迭代

仿真结果分析:图3-2是进行100次迭代的结果。从图中可以看到,虽然在初始点(100,100)处还有不明显的聚集,但各点的坐标分布已经向真实位置靠拢,然而还未达到能够建立路由的标准。

图3-3     1000次迭代

仿真结果分析:图3-3是进行1000次迭代的结果。可以看到,迭代次数到达1000次时,得到的坐标已经很接近真实位置,已经可以通过此来建立路由。

三、实验总结

边界定位地理路由通过网络中知道自身位置信息的节点确定一个全局的坐标系,然后再确定其他节点在这个坐标系中的位置,最后根据节点在坐标系中的位置进行数据路由。知道自身位置信息的节点通常是网络中较为特殊的信标节点。

优点:通过建立全局的坐标系可以知道各个节点的位置,能够更好地建立路由,使之与最佳路由更为接近。

缺点:真实场景中,建立完整的坐标系需要消耗大量的资源。并且需要额外的空间存储全局坐标系。减少了无线传感器网络的生存周期。

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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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