TOA定位算法非线性优化问题研究.pdf

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1、Vo1．28No．11第28卷第11期传感技术学报2015年11月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSNOV．2015StudyonNonlinearOptimizationforTOALocationAlgorithmJ~ANGZhipeng，CHENZhengyu，LIUYing。，YANGJuantSch00l。fElectr0ns口dInformationEngineering，jinlingInstituteofTechnology，Nanjing211169，China

2、；2．SchoolofElectronicdJmationEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，HuludaoLiaoning125105，China)Abstract：Timeofarrival(TOA)locationalgorithmofwirelesssensornetworksconstructsthenonlinearequationOfthedistancebetweenunkownnodesandanchornodes，whileNewtoniteratio

3、nmethodcanSolvethenonlinearoptlmizati0nDr0blemwithexcellentperformance．TheIterationformulaisestablishedbasedOiltheanalysisofsolvingtheTOAnonlinearequationwithNewtonIterationMethod．SimulationresultsshowthatthisalgorithmcansatisfythedeInandoflOCationwithhigherlo

4、cationprecisioncomparedwiththeclassicCHANalgorithm．Kevwords：wirelesssensornetworks；newtoniteration；nonlineal；timeofarrivalEEACC：6150P：0260doi：10．39690．issn．1004-1699．2015．11．023TOA定位算法非线性优化问题研究姜志鹏，陈正宇，刘影，杨娟(1．金陵科技学院电子信息工程学院，南京211169；2．辽宁工程技术大学电子与信息工程学院，辽宁葫芦岛12

5、5105)摘要：无线传感器网络中基于到达时间TOA(timeofarriva1)的定位算法需要建立关于未知节点与锚节点距离的非线性方程。牛顿迭代法是求解非线性线方程数值解的有效方法。分析了一种基于牛顿迭代法求解TOA定位非线性方程的算法，提出了对应的牛顿迭代式。仿真结果表明，此算法可以满足定位的需求，且具有比经典CHAN算法更高的定位精度。关键词：无线传感器网络；牛顿迭代法；非线性；到达时间中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1004—1699(2015)11—1716—04随着无线通信技术、传感技术和网

6、络技术的飞用TOA方法实现定位。该算法通过测量锚节点与速发展，无线传感器网络逐渐成为通信及信息技术未知节点的信号到达时间，由节点之间的到达时间领域的研究热点，而定位技术是实现无线传感器网转化为距离模型，进而估计出传感器节点位置。络应用空问的关键技术，对推动物联网技术的发展CHAN算法等经典的定位算法，求解TOA定也起到至关重要的作用。位精度虽然可以满足无线传感器网络在一定场合无线传感器网络定位方法中，根据定位过程中的应用，但是由于测得的时间受环境因素或硬件影是否测量节点间的实际距离可分为两种，一种是基响(例如时钟精

7、度)，会使TOA测量值现较大偏于测距(Ranged．based)定位算法，另一种是非测距差，使得双曲线方程无法求解，造成定位算法的性(Ranged．free)定位算法n。相比之下，基于测距定能显著下降，因此TOA的定位精度还有待于进一步位算法定位精度高，但对网络的硬件设施要求很的提升。此外，根据时间建立的距离方程普遍存在高，同时在定位过程中要产生大量计算和通信开非线性问题，因此本文针对非线性问题提出了一种销。非测距定位算法优点是不需要附加硬件支持基于牛顿迭代法的求解非线性方程的算法实现高来实现节点间的距离测量，但缺

8、点是定位精度较精度定位。差。TOA定位是无线传感器网络中一种基于测1ToA定位模型距的定位算法，定位精度相对较高，加利福尼亚大学构建的AHLoS(Ad—HocLocalizationSystem)定位假设锚节点的坐标分别为：4．，yI)、B，，)、系统中，未知节点根据周围锚节点的分布情况，利c(x。，)，未知节点的坐标为(，Y)。由节点之间的项目来源：国家青