无线通信-无线传感器网络定位技术研究

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1、第8卷%第12期软件导刊Vol.8No.122009年12月SoftwareGuideDec.2009无线传感器网络定位技术研究陈淦（江西理工大学，江西于都341000）摘要：在传感器网络中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要，确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感器网络最基本的功能之一，对传感器网络应用的有效性起关键的作用。结合节点定位的基本概念和基本方法，对基于测距和非测距两种节点定位方法进行了研究，分析了这两种方法的优势和不足之处，并对当前比较流行的几种定位算法进行介绍和比较，最后提出了下一步研究工作的方向。关

2、键词：传感器网络；定位算法；基于测距；非测距中图分类号：TP393.17文献标识码：A文章编号：1672-7800（2009）12－0130－03度，根据信号的传播时间来计算节点间的距离，然后利用三边0引言测量算法或极大似然估计法计算出节点的位置。TOA的定位精度高，但是采用的声波测量，速度慢，对节点的硬件和工行要在传感器网络的各种应用中，监测到事件之后关心的一个求高。且受外界环境干扰较大。重用问题就是该事件发生的位置（如：森林火灾的现场位置，战2.1.2基于TDOA的定位场上敌方车辆运动的区域，天然气管道泄漏的具体地点等）。

3、对发射节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收节于这些问题，传感器节点必须首先知道自身的地理位置信息，点根据两种信号到达的时间差以及已知这两种信号的传播速这是进一步采取措施和做出决策的基础。传感器节点自身的正度，计算两个节点之间的距离。再通过已有的基本定位算法计确定位是提供监测事件信息的前提。算出节点的位置。如图1所示，发射节点同时发射无线射频信1传感器节点定位的基本概念号和超声波信号，接收节点记录两种信号到达的时间T1，T2。已知无线射频信号和超声波的传播速度为以c1，c2，那么两点之在传感器网络节点定位技术中，根据节点

4、是否已知自身的间的距离为（T1-T2）*S，其中S=c1c2。著名的Cricket系统和位置而把传感器节点分为信标节点（beaconnode）和未知节点c1-c2AHLos系统采用就是TDOA技术定位。（unknownnode）。信标节点是可以通过GPS定位设备等手段获2.1.3基于AOA的定位得自身的精确位置的节点。它是未知节点定位的参考点。未知接收节点通过天线阵列或多个超声波接收机感知发射节节点是通过信标节点的位置信息来确定自身位置。点信号的到达方向，计算接收节点和发射节点之间的相对方位2定位技术或角度，如图2所示，再结合

5、估计的距离，通过已有的基本定位算法计算出节点的位置。当未知节点获得对于邻近信标节点的距离时，对其定位可使用AOA定位容易受到NLOS（非视线关系）的影响，而且用三边测量法，或极大似然估计；当获得邻近的信标节点与未AOA定位对硬件要求较高（天线阵列），价格昂贵，不适用于大知节点的相对角度后，可以用三角测量法对其定位。规模的传感器网络。2.1基于测距的定位算法2.1.4基于RSSI的定位基于测距的定位机制是通过测量相邻节点间的实际距离在基于接收信号强度指示RSSI定位中，已知发射节点的或方位进行定位。在基于测距的定位中，测量节点间

6、距离或方发射信号强度，接收节点根据受到信号的强度，计算出信号的位时采取的方法有TOA，TDOA，RSSI和AOA等。传播耗损，利用理论和经验模型将传播耗损转化为距离，再利2.1.1基于TOA的定位用已有的算法计算出节点的位置。在基于到达时间（TOA）的定位机制中，已知信号的传播速P（d）＝PGGλ2／（4π）2d2Lrttr作者简介：陈淦（1983－），女，江西于都人，江西理工大学硕士研究生，研究方向为计算机网络。第12期陈淦：无线传感器网络定位技术研究·131·图1IDOA定位法图2AOA定位法图3质心算法图4DV－Hop算

7、法图5APIT算法其中，Pt为发射机功率；Pr（d）是在距离d处的接收功率；GtGr分别是发射天线和接收天线的增益；d是距离，L为与传播无关的系统损耗因子，λ是波长，单位为米。但是此方法在实际应用中的测距误差较大，有可能产生50％的测距误差。图6PIT算法2.2基于无测距的定位算法虽然基于测距的定位能够实现精确定位，但往往对无线传22Σ姨（xi－xj）＋（yi－yj）感器节点的硬件要求高。且受外部因素影响大。于是人们提出公式HopSize＝j≠i（其中h为信标节点i与j测距无关的定位技术。测距无关的定位技术无需测量节点间Σhj

8、j≠i的绝对距离或方位，降低了对节点硬件的要求，但是定位误差j（i≠j）之间的跳段数），估计出平均每跳的实际距离，则未知节也相对增加（一般）基于无测距的定位算法的精度约在40％左点A与3个信标节点间的距离分别为：相距跳数×平均每跳距右，但能满足大多数应用的要求。离。③利用三边