无线传感器网络定位算法研究.pdf

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1、技术交流2014．2数据通信TechnOlOaVDiscussion无线传感器网络定位算法研究严帅万新军杨波朱伟超(上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093)摘要：为满足无线传感器网络定位算法研究，本文提出了一种基于无线传感器网络的三角定位算法。根据研究需要进行了硬件的设计和制作，搭建了测试平台，并针对算法进行了定位测试实验。实验结果显示，该算法定位精度较高，具有一定的可行性和实用性。关键词：无线传感器网络；定位算法；加权估计中图分类号：TP301．6文献标识码：A1引言l所示。随着无线传感器网络[k21(WirelessSenso

2、rNet—work)的发展，WSN在生活各领域的应用受到了研究者的青睐。定位技术是WSN中其他应用技术的基础，因此对无线传感器网络定位技术的研究至关重要且具有实际意义。近年来，国内外研究机构已开发出一些基于WSN的室内定位系统[31，其中最典型的室内定位系统有RADAR、ActiveBadge、ActiveOffice、Cricket等。通过对多种定位系统的研究，本文设计了一套室内定位系统方案，完成了各硬件模块的设计、制作，位机协调器考节点-未知节点搭建了定位测试系统，并提出了一种基于无线传感图1定位系统体系结构器网络的室内定位算法，通过实验验

3、证了该算法的可行性。3硬件设计与实现2定位系统体系结构定位测试平台的硬件设计分为传感器节点和协该定位系统主要由传感器节点、协调器节点和调器节点两部分。Pc组成。运行于传感器节点的软件平台采用了Zig—3．1传感器节点Bee系统的Zstack协议栈。定位系统软件部分包括节传感器节点负责完成传感数据的采集、发送、点程序和上位机软件，节点程序主要完成数据采集、并接收来自网关节点的控制命令，可进行程序调试数据处理及数据转发等功能；上位机软件采用c#编和烧录。它由射频单元、传感器单元和电源模块组写，主要完成数据处理、算法实现、位置显示以及数成。其中，射频

4、单元主要采用了TI公司提供的CC2531据保存等功能。上位机与传感器节点通过串口进行芯片作为传感器节点的主控及射频芯片，是传感器通信，节点间通过射频通信。定位系统体系结构如图节点的核心，完成数据处理单元和数据传输单元。传I23技术交流TechnOIOavDiscussion数据通信2014．2节点与未知节点同时显示在图形窗上，利用Graphics【1]何宁，王漫，方昀等．面向无线传感器网络应用的传感器技类提供的成员函数画出节点间的相对位置。参考节术综述叽计算机应用与软件，2007，24(9)：91—94【2]焦楠，龙吟，王霄等．一种无线传感器网

5、络实际环境测试点分别位于图形窗的边界位置，这些位置需符合节系统【J]．测控技术，2010，29(5)：14—18．点的实际摆设情况。未知节点根据计算得出的具体[3】BulusuN，HeidemannJ，andEstrinD．GPS—lessLow坐标值显示与参考节点的相对位置，节点间相对位CostOutdoorLocaliz~ionforVerySmallDevicesⅢ．置显示效果如图5所示。图中，界面的左边部分显示IEEEPersonalCommunicationsMagazine，2000，7(5)：了未知节点的实际坐标值、估计坐标值以及

6、两者之28-34间的误差值，右边部分显示了未知节点的实际坐标f4]高民，沈钟，黄有才等．SNAP：无线传感器网络研发测试和计算坐标分别与参考节点的相对位置。平台『J1．计算机研究与发展，2010，47：338—344图中左上圆点表示未知节点的实际坐标值，右【5]GoldoniE，SavioliM，RisiM．Experimentalanalysisof下圆点表示未知节点的计算坐标值。RSSI-basedindoorlocalizationwithIEEE802．15．4[E1．5．3误差分析2010EuropeanWirelessConfere

7、nce，Lucca，April2010：71-77实验中选取了定位区域内的20个位置作为测试[6】文举，金建勋，袁海．一种无线传感器网络四边测距定位算点，对每个测试点进行1O次位置计算。实验所得到的法fJ]．传感器与微系统，2008，27(5)：108—110定位误差如图6所示。[7]万国峰，钟俊．基于三角形理论的无线传感器网络定位算法计算机应用研究，2013，29(1)：105—109【88】胡咏梅，张欢．一种改进的无线传感器网络质心定位算法『J1．计算机工程与科学，2012，34(2)：45—49作者简介：严帅(1989一)，男，上海理工大

8、学光电信息与计算机工程学院光学工程在读硕士，研究方向：无线传感器网络。■图6定位误差分析实验结果显示，靠近边界的地方，误差较小，中间区域误差较大，但总