无线传感器网络动态节点定位算法综述.pdf

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1、第35卷第1期东北电力大学学报Vo1．35．No．12015年2月JournalOfNortheastDianliUniversityFeb．，2015文章编号：1005-2992(2015)Ol一0052—07无线传感器网络动态节点定位算法综述李建坡，钟鑫鑫，徐纯2(1．东北电力大学信息工程学院，吉林吉林132012；2．国家新闻出版广电总局2021~，黑龙江齐齐哈尔161000)摘要：介绍了无线传感器网络节点定位的基本原理、定位算法的最新进展及其评价标准。从基于测距的动态节点定位算法和无需测距的动态节点定位算法两个方面分类讨论了典型的动态节点定位算法，并对各算法的性能进行归纳比较。

2、最后指出了目前算法存在的问题及未来发展趋势关键词：无线传感器网络；节点定位；综述中图分类号：TP393文献标识码：A无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)是由部署在监测区域内大量的传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。在WSN中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要，例如在军事应用、环境监测、医疗保健、目标监测与跟踪、智能交通、物流管理等许多应用领域中，如何确定无线传感器网络中节点的位置信息(节点定位)成为必须解决的关键问题之一。从1992年AT&T

3、La—boratoriesCambridge开发出室内定位系统ActiveBadge至今J，针对不同应用领域，人们已经设计了很多无线传感器网络节点定位系统和算法。但是，每种系统和算法都用来解决不同的问题或支持不同的应用，本文对WSN节点定位的基本原理和国内外开展的相关研究工作进行了分析和总结，本文着重分析了WSN节点定位的现状和存在的问题，明确今后的发展趋势，为WSN节点定位的广大研究人员提供参考和借鉴。1WSN节点定位的基本原理在WSN定位技术中，根据节点是否已知自身的位置，将节点分为锚节点(也称为信标节点)和未知节点(也称为待定位节点)，将在一个节点通信半径之内，可以直接通信的节点

4、称为该节点的邻居节点，在传感器节点定位过程中，未知节点在获得对于邻近锚节点的距离，或者获得邻近的锚节点与未知节点之间的相对角度后，一般使用三边测量法、三角测量法和极大似然估计法来计算自身的位置。1．1三边测量法三边测量法(Trilateration)的基本原理是根据3个锚节点到未知节点的距离来确定未知节点的坐标，即求3个已知圆心和半径的圆的交点，假设已知三个锚节点A(，Y)，A：(，y)和A。(，，Y，)到未知节点U(，Y)的距离分别为dd以，d以，如图1所示。收稿日期：2014—10—15基金项目：国家留学基金项目([2012]3043)；吉林省教育厅科学技术研究项目([2009]1

5、01)．作者简介：李建坡(1980-)，男，河北省定州市人，东北电力大学信息工程学院副教授，博士，主要研究方向：无线传感器网络、智能信息处理．第1期李建坡等：无线传感器网络动态节点定位算法综述53根据图1，有下式成立：(一)+(Y一Y)=cf(i=1，2，3)，(1)解方程组，便可得到点的坐标。1．2三角测量法三角测量法(Triangulation)71也称为方位测量定位法，通过锚节点发射到未知节点的信号到达角度来计算未知节点的坐标，如图2所示，假设未知节点U(，y)，分别测得锚节ha(，Y)和A：(：，Y：)发出的信号到达角度分图1三边测量法原理别为0和0，则：^，一ytan(0)=

6、(i=1，2)，(2)y一y求解该方程组，便可解得未知节点的坐标(，y)。1．3极大似然估计法极大似然估计法(MaximumLikelihoodEstimation)[81的原理是根据n(n≥3)个锚节点到未知节点的距离利用最小二乘法计算节点坐标，假设n个锚节点A(，Y)，A：(：，Y)，⋯，A(，Y)到未知节点U(，Y)的距离分别为d图2三角测量法原理d以，⋯，d，如图3所示，则下式成立：(一)+(Y一Y)=d(i=1，2，⋯，Ft)，(3)从第一个方程分别减去最后一个方程，并用线性方程组表示为：AL=b，(4)2(1一)2(Y1一Y)A2●●图3极大似然估计法原理●其中，A：●2(

7、x一1一)2(y一1一Y)『_一+Y一Y+d一d]6=l：一一+y：一一+d：一d一j’=[]。使用最小二乘法得到方程组的最小二乘解为：￡=(AA)Ab，(5)当凡(n≥3)个锚节点到未知节点的距离存在测量误差时，此方法能够得到具有最小均方差的坐标估计。但是需要进行较多的浮点运算，从而增加了能量消耗。2WSN节点定位算法评价标准WSN节点定位算法的性能直接影响其实用性和先进性，如下是国内外研究学者所关注的主要评价指标。(1)定位精度这是定位技术