第四章 調整通訊半徑以降低最大定位誤差之研究
4.5 每一次區塊合併後調整通訊半徑
4.5.3. 例子
4.5.3.4. A、B 調整訊半徑 L sec 都不會被影響
Step1:如果 A 需縮小通訊半徑，就使用公式(12)
R A
= Max (7.75, 7 + 9.5 – 10 = 6.5, 7 + (((14 + 2)/2) – 10 = 5, 7 + (((14 + 1)/2) – 10 = 4.5, 11 – 5 = 6, 11 – 14 = 0)圖 4.43: 4.5.3.4 節的 Case1，Beacon Node A 調整通訊半徑後。
Step2:如果 B 需縮小通訊半徑，就使用公式(9)
R B
= Max (6.5, 7 + 9.5– 7.75 = 8.75, 7 + (((10.75 + 3)/2) – 7.75 = 6.125, 7 + (((10.75 + 1)/2) – 7.75 = 5.125, 10 – 10.75 = 0, 10 - 5 = 5)圖 4.44: 4.5.3.4 節的 Case1，Beacon Node B 調整通訊半徑後。
LA l in = 1.75 LA l out = 5.25 LA r in = Lmax
LA r out = 4.25
LB l in = Lmax
LB l out = 4.25 LB r in = 3.75 LB r out = 2.25 Lsec = 9.5
Lmax = 9.5
A B
RA = 7.75 RB = 8.75 DAB = 7
0 1 2 3 4 5 6
LA l in = 1.75 LA l out = 5.25 LA r in = Lmax
LA r out = 4.25
LB l in = Lmax
LB l out = 3 LB r in = 5 LB r out = 1 Lsec = 9.5
Lmax = 10.75
A
B
RA = 7.75RB = 10 DAB = 7
0 1 2 3 4 5 6
Case2
圖 4.45: 4.5.3.4 節的 Case2，調整通訊半徑前。
Step1:如果 A 需放大通訊半徑，就使用公式(13)
R A
= Min (10, 7 + 14 – 11 = 10, 27 – 6 – ((14 + 1)/2) = 13.5, 27 – 6 – (14 + 2)/2= 13, 7 + 2 = 9, 7 + 14 = 21)
圖 4.46: 4.5.3.4 節的 Case2，Beacon Node A 調整通訊半徑後。
LA l in = 3 LA l out = 0 LA r in = 4 LA r out = Lmax
LB l in = 2 LB l out = Lmax
LB r in = 4 LB r out = 2 Lsec = 11
Lmax = 12
A
B
RA = 9RB = 6 DAB = 27
0 1 2 3 4 5 6
LA l in = 1LA l out = 2 LA r in = 2 LA r out = Lmax
LB l in = 2 LB l out = Lmax
LB r in = 4 LB r out = 2 Lsec = 11
Lmax = 14
A B
RA = 7 RB = 6 DAB = 27
0 1 2 3 4 5 6
Step2:如果 B 需放大通訊半徑，就使用公式(8)
R B
= Min (10, 6 + 12 – 11 = 7, 27 – 9 – ((12 + 2)/2) = 11, 27 – 9 – (12 + 4)/2 =10, 6 + 12 = 18, 6 + 2 = 8)
圖 4.47: 4.5.3.4 節的 Case2，Beacon Node B 調整通訊半徑後。
4.6 分割區域定位
當我們調整 Beacon Node 的通訊半徑以附和最大分割區最小的要求之後，再 來就是需要利用這些分割區域來幫助 Normal Node 定位。在[16]中，作者利用了 矩形區域來取代了不規則的分割域，並利用此矩形區域的中心點當作了定位的推 測座標。如圖 4.48 中，以紅色矩形方框取代了其所包圍的分割區域，並以其中 心為定位點。此方法可以取代不規則形的定位計算，並減少計算負擔，所以我們 在定位的計算上將也採取此定位方法。
LA l in = 3 LA l out = 0 LA r in = 4 LA r out = Lmax
LB l in = 3 LB l out = Lmax
LB r in = 5 LB r out = 1 Lsec = 11
Lmax = 11
A
B
RA = 9RB = 7 DAB = 27
0 1 2 3 4 5 6
圖 4.48:以矩形區域中心為推測定位點
然而先前的研究大部份都是以收到 Beacon Node 訊息為基準來判斷自己所 在的分割區域並進一步的定位。但此方法有個缺點就是未利用未收到訊息來判斷 是否位在更小的分割區域內。如圖 4.49，若我們想對 Normal Node a 定位，那麼 傳統方法會以紅色方框為定位範圍，然而若使用綠色虛線框為定位範圍將會更精 確。
圖 4.49:縮小矩形區域增加定位減少定位誤差
為解決上述問題，我們採用了一些簡單的訊息交換機制以達到此目地，我們 的演算法為集中式的演算法，所以每個 Beacon Node 都可以透過 Server 了解其他 的 Beacon Node 所在位置及調整後的通訊半徑。Beacon Node 先依其它 Beacon Node 資訊計算各個分割區域清單，再以通訊半 R 傳分割區域的清單給 Normal Node，如圖 4.50 中左邊所示為 Beacon Node A 所會傳送給 Normal Node 清單，
A
C B
estimate
a A
C B
estimate
清單說明了 Beacon Node A 所參與的分割區域共有 4 塊。最後每個 Normal Node 會依照收到的每個 Beacon Node 交集清單先進行合併，再判斷自己可能所在可能 為分割區域何處。圖 4.51，Normal Node a 有收到 Beacon node A 及 B 的訊息，
整合之後將形成如圖 4.51 在方的分割區域清單。Normal Node a 從收集分割清單 時就已知道自己只有收到 Beacon Node A 及 B 的訊號，所以可以判斷為 2 或 4，
但由於沒有收到 Beacon Node D 的訊息所以不會是清單中的第 4 項，故可以判斷 自己是在清單中的第二項分割區域。
圖 4.50:Beacon Node 傳分割區域清單
圖 4.51:Normal Node 判斷自己所在交集區
B A
D C
D B A
B D A
D B A
B A A
a Node Normal
∩
∩
−
∩
−
∩
∩
. 4
. 3
. 2
. 2
. 1
a
b
A B D
A B
B A
D C
D B A
B D A
D B A A
BeaconA
∩
∩
−
∩
−
∩ . 4
. 3
. 2
. 1
a
b