一种基于优化TDOA的无线传感网络定位算法

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1、982008，44(25)co，，妒眈r西画船e^愕口ndApp拖越如瑚计算机工程与应用一种基于优化TDOA的无线传感网络定位算法唐搜，郭庆，彭保TANGTao，GUOQing，PENGBao哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院，哈尔滨l50001CommunicationRe8earchCenter，HarbinInstituteofTechnology，Ha由in15000l，ChinaE—mail：tt8854@126．comTANGTho，GUoQing，n粥GBao．sortedTDoAoptiIIl

2、i翻廿onha∞dl∞枷幼伽n对妒dmmforwiI℃le龉辩脚r地tworI‘．ComputerEng．meeriIlgandApplicalio璐，2∞8，44(25)：98—99．Abstract：Esti啪tetllemndomlydeployednodespositionofawirelesssensorNemork(wSN)by7IDOA(TimeDiff毛renceofArrival)，dete珊iningthedistanceofthenodesi8needed．Sometimes，thelo

3、calizationaccuracyofTDOAcannotmeettherequirement．Againsttllispmblem，animpmvementalgorithmonTDOAlocalizationisaddressedandtIleimproVement如ritIlmreducestheermrofthelocalization．Atlast，theadvantageoftheimpmvementalgorithmisprovedbythe8imulation．Keywords：埘reles

4、ssensornetwork；localizationalgorithm；TDoA(TimeDi雎rence“Arrival)摘要：运用7m0A方法对节点定位时，需要对节点测距。由于时间精度及硬件的限制，其定位精度有时不能达到要求。针对这一问题，提出一种对TDOA定位方法的改进算法，减小了由于测距产生的定位误差。并通过仿真证明了改进算法的优越性。关键词：无线传感网络；定位算法；到达时间差DoI：10．3778／j．issn．1002—8331．2008．25．030文章编譬：1002—833l(2008)25

5、一0098_02文献标识码：A巾图分类号：1睨12．91引言无线传感网络(wsN)是指由大量成本低廉的，具有感知能力、计算能力、无线通讯能力的传感器节点组成的网络。在wsN中，位置信息对wsN的监测活动至关重要，事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所必须包含的重要信息，凶为没有位置信息的监测消息往往毫无意义。因此，确定事件发生的位置或确定获取消息的节点位置是wsN最基本的功能之一，对wsN应用的有效性起着关键的作用【⋯。结合wsN的特点和应用，采用一定的机制与算法实现wSN网络中节点的自定

6、位是十分必要的。通常的，wsN自身定位系统节点定位算法可分为基于距离信息(Range—Based)和不基于距离信息(Range—Free)两类【31，前者是根据节点问的距离或角度等信息定位，后者仅仅根据节点问的连通信息实现节点定位。在wsN中，Range—Free应用的主要技术有质心算法、三角形区域覆盖定位(APIT)算法等。其中，质心算法为应用最为广泛的算法。而常用的Range—Based技术有RSsI(ReceivedSignalStren殍hIndicator)、TOA(Time“A而val)、TDOA

7、(TimeDi艉renceofArrival)、AOA(AngleofA而val)等方法，在得到节点间的距离(或角度)后就可使用三角测量法、三边测量法或多边测量法、双曲线法等来计算节点位置。在目前基于距离信息的定位算法中，TOA—AOA和AOA算法可以使用两个锚节点来定位，相对来i兑其精度要高于RssI算法。AOA测距技术需要天线阵列或是多个接收器结合来实现，这样就需要额外的硬件来满足要求。所以在对噪声条件要求较低的情况下，TOA算法的实，}}j性较强。但是，TOA对时间精度要求很高，TDOA算法很好地解决了

8、这一问题M。2TDoA算法TDOA测距是通过计算两种不同无线信号到达未知节点的时间差，再根据两种信号传播速度来计算得到未知节点与锚节点之问的距离。通过记录两种不同信号(常使用无线电信号和超声波信号)的到达时问差异，根据已知的两种信号的传播速度，直接把时间差转化为距离。一般是在节点上安装超声波收发器和RF收发器。测距时，在发射端两种收发器同时发射信号，利用声波与电磁波在空气中传播速度的巨大差异在接收端