基于AOA的无线传感器网络节点定位算法.pdf

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1、98传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第l期基于AOA的无线传感器网络节点定位算法诸燕平，黄大庆，李勃(1．南京航空航天大学信息科学与技术学院，江苏南京2100162．南京航空航天大学无人机研究院，江苏南京210016)摘要：在无线传感器网络节点SDP定位算法基础上，提出了一种改进的基于信号到达角(AOA)信息的无线传感器网络节点自身定位算法。本算法在所有节点的坐标轴方向都是未知的假定下，将AOA测量值用于计算信号到达差分角信息，将所有节点之间的角度关系表述为凸规划约束条件，从而将定位

2、问题转化为一个凸集优化问题。在理想情况下，将定位问题转化为一个线性规划问题。实际情况中，考虑到测量误差，通过引入辅助变量，将定位问题转化为一个二次规划问题。仿真结果表明：改进算法与原算法相比，对AOA测量误差在10。以下时，定位精度提高约为5％-20％。关键词：线性规划；二次规划；无线传感器网络；到达角中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)01-0098-04NodelocalizationalgorithmbasedonAoAforWSNsZHUYanping，HUANGDa．qing，LIBo。(1．Collegeo

3、fInformationScience&Technology，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；2．ResearchInstituteofUnmannedAircraft，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：BasedontheresearchofSDPlocationalgorithm，animprovedlocalizationalgorithm

4、basedonangleofarrival(AOA)informationfornodelocationinwirelesssensornetworks(WSNs)isproposed．Allthesensornodes’axisorientationsareassumedtobeunknown．AlltheAOAmeasurementdataareemployedtocalculatethedifferenceangleinformationofsignalariva1．Alltheanglerelationshipsareformulatedasconv

5、exconstraintsandthelocationproblemsarethentransformedasconvexoptimizationones．Asalltheanglemeasurementsareaccurateenough，thelocalizationproblemcanbetransformedasalinearprogramming(LP)problem．Otherwise，byintroducingsomeauxiliaryvariables，itcanbeexpressedasaquadraticprogramming(QP)pr

6、oblem．Simulationresultsdemonstratethattheimprovedalgorithmimproveprecisionabout5％一20％betterthanSDPalgorithminlocationwhenAOAmeasurementerroriSlessthan10。．Keywords：linearprogramming；quadraticprogramming；wirelesssensornetworks(WSNs)；angleofarrival(A0A)0引言号强度信息、距离信息或者角度信息等，节点功能复杂，定GPS

7、是目前较为普遍的定位方法，但受自身价格、功位精度较高。耗、适用范围以及体积等因素的制约，无线传感器网络无法近年来，凸规划(convexoptimization)技术被应用于为所有节点配备GPS设备。因此，解决无线传感器网络各种领域。BoydS等人提出用凸集算法将点对点的链接关的节点定位问题将会极大推动该领域的理论研究进程与工系表述成一套几何约束条件，当锚节点的位置分布在网程实用化进程。络边缘时该算法定位效果较好，但是，当锚节点位于网络中一般来讲，无线传感器网络节点定位算法分为两类：距离心区域时，该算法很难对位于网络边缘的节点准确定位。无关的(range．fr

8、ee)和基于距离的(range—based)。Bis