Повышение точности определения координат элементов беспроводных сенсорных сетей

Autor: Leonid Uryvsky, Oleg Tsukanov, Evgeniy Yakornov
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Information and telecommunication sciences : international research journal, 2019, Vol. 10, N. 2(19)
ISSN: 2411-2976
2312-4121
DOI: 10.20535/2411-2976.22019.29-33
Popis: Проблематика. Сучасні методи визначення координат елементів бездротових сенсорних мереж дозволяють вирішувати завдання при одноразовому визначенні і помилок визначення взаємних відстаней між елементами бездротової мережі. У разі підвищення вимог до точності визначення координат елементів мережі, існуючі методи не дозволяють вирішити поставлену задачу. Мета дослідження. Підвищення точності оцінювання координат елементів бездротових сенсорних мереж на основі багаторазового вимірювання відстаней між елементами мережі. Методика реалізації. Визначення координат елементів бездротових сенсорних мереж реалізується в два етапи. На першому, шляхом багаторазових вимірювань взаємних відстаней між елементами визначається оцінка координат і кореляційна матриця помилок оцінювання елементів бездротової сенсорної мережі. На другому, з метою підвищення точності і забезпечення стійкості процесу оцінювання, пропонується адаптивно-регулярізований алгоритм калмановської фільтрації для уточнення оцінок координат і кореляційної матриці помилок. Результати дослідження. Запропонований метод на основі алгоритму адаптивно-регуляризованого алгоритму оцінювання, за результатами імітаційного моделювання, дозволяє підвищити точність оцінювання параметрів розташування елементів бездротових сенсорних мереж в середньому на 12-16% і при цьому забезпечується стійкість і збіжність процесу оцінювання. Висновки. Розглянутий метод визначення координат елементів бездротових сенсорних мереж може бути реалізований в сучасних наземних сенсорних мережах різноманітного призначення. Background. Modern methods for determining the coordinates of elements of wireless sensor networks allow solving problems with a single determination and errors in determining the mutual distances between elements of a wireless network. In the case of increasing requirements for the accuracy of determining the coordinates of network elements, existing methods do not allow solving the problem. Objective. Improving the accuracy of estimating the coordinates of elements of wireless sensor networks based on multiple measurements of distances between network elements. Methods. The determination of the coordinates of the elements of wireless sensor networks is implemented in two stages. At the first, by repeatedly measuring the mutual distances between the elements, an estimate of the coordinates and a correlation matrix of errors in estimating the coordinates of the elements of the wireless sensor network are determined. In the second, in order to improve the accuracy and ensure the stability of the estimation process, an adaptively regularized Kalman filtering algorithm is proposed to refine the coordinate estimates and the correlation matrix of errors Results. The proposed method, based on the adaptive-regularized estimation algorithm, according to the results of simulation, allows increasing the accuracy of estimating the location parameters of wireless sensor networks by an average of 12-16% and at the same time provides stability and convergence of the estimation process. Conclusions. The considered method for determining the coordinates of elements of wireless sensor networks can be implemented in modern terrestrial sensor networks for various purposes. Проблематика. Современные методы определения координат элементов беспроводных сенсорных сетей позволяют решать задачи при однократном определении и ошибок определения взаимных расстояний между элементами беспроводной сети. В случае повышения требований к точности определения координат элементов сети, существующие методы не позволяют решить поставленную задачу. Цель исследования. Повышение точности оценивания координат элементов беспроводных сенсорних сетей на основе многократного измерения расстояний между элементами сети. Методика реализации. Определение координат элементов беспроводных сенсорных сетей реализуется в два этапа. На первом, путем многократных измерений взаимных расстояний между элементами определяется оценка координат и корреляционная матрица ошибок оценивания координат элементов беспроводной сенсорной сети. На втором, с целью повышения точности и обеспечения устойчивости процесса оценивания, предлагается адаптивно-регуляризованый алгоритм калмановской фильтрации для уточнения оценок координат и корреляционной матрицы ошибок. Результаты исследования. Предложенный метод на основе алгоритма адаптивно-регуляризованного алгоритма оценивания, по результатам имитационного моделирования, позволяет повысить точность оценивания параметров местоположения элементов беспроводных сенсорных сетей в среднем на 12-16% и при этом обеспечивается устойчивость и сходимость процесса оценивания. Выводы. Рассмотренный метод определения координат элементов беспроводных сенсорных сетей может быть реализован в современных наземных сенсорных сетях различного назначения.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: