無線通信-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究

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1、第8卷%第12期軟件導刊Vol.8No.122009年12月SoftwareGuideDec.2009無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究陳淦（江西理工大學，江西于都341000）摘要：在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，位置信息對傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測活動至關(guān)重要，確定事件發(fā)生的位置或獲取消息的節(jié)點位置是傳感器網(wǎng)絡(luò)最基本的功能之一，對傳感器網(wǎng)絡(luò)應用的有效性起關(guān)鍵的作用。結(jié)合節(jié)點定位的基本概念和基本方法，對基于測距和非測距兩種節(jié)點定位方法進行了研究，分析了這兩種方法的優(yōu)勢和不足之處，并對當前比較流行的幾種定位算法進行介紹和比較，最后提出了下一步研究工作的方向。關(guān)

2、鍵詞：傳感器網(wǎng)絡(luò)；定位算法；基于測距；非測距中圖分類號：TP393.17文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2009）12－0130－03度，根據(jù)信號的傳播時間來計算節(jié)點間的距離，然后利用三邊0引言測量算法或極大似然估計法計算出節(jié)點的位置。TOA的定位精度高，但是采用的聲波測量，速度慢，對節(jié)點的硬件和工行要在傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應用中，監(jiān)測到事件之后關(guān)心的一個求高。且受外界環(huán)境干擾較大。重用問題就是該事件發(fā)生的位置（如：森林火災的現(xiàn)場位置，戰(zhàn)2.1.2基于TDOA的定位場上敵方車輛運動的區(qū)域，天然氣管道泄漏的具體地點等）。

3、對發(fā)射節(jié)點同時發(fā)射兩種不同傳播速度的無線信號，接收節(jié)于這些問題，傳感器節(jié)點必須首先知道自身的地理位置信息，點根據(jù)兩種信號到達的時間差以及已知這兩種信號的傳播速這是進一步采取措施和做出決策的基礎(chǔ)。傳感器節(jié)點自身的正度，計算兩個節(jié)點之間的距離。再通過已有的基本定位算法計確定位是提供監(jiān)測事件信息的前提。算出節(jié)點的位置。如圖1所示，發(fā)射節(jié)點同時發(fā)射無線射頻信1傳感器節(jié)點定位的基本概念號和超聲波信號，接收節(jié)點記錄兩種信號到達的時間T1，T2。已知無線射頻信號和超聲波的傳播速度為以c1，c2，那么兩點之在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位技術(shù)中，根據(jù)節(jié)點

4、是否已知自身的間的距離為（T1-T2）*S，其中S=c1c2。著名的Cricket系統(tǒng)和位置而把傳感器節(jié)點分為信標節(jié)點（beaconnode）和未知節(jié)點c1-c2AHLos系統(tǒng)采用就是TDOA技術(shù)定位。（unknownnode）。信標節(jié)點是可以通過GPS定位設(shè)備等手段獲2.1.3基于AOA的定位得自身的精確位置的節(jié)點。它是未知節(jié)點定位的參考點。未知接收節(jié)點通過天線陣列或多個超聲波接收機感知發(fā)射節(jié)節(jié)點是通過信標節(jié)點的位置信息來確定自身位置。點信號的到達方向，計算接收節(jié)點和發(fā)射節(jié)點之間的相對方位2定位技術(shù)或角度，如圖2所示，再結(jié)合

5、估計的距離，通過已有的基本定位算法計算出節(jié)點的位置。當未知節(jié)點獲得對于鄰近信標節(jié)點的距離時，對其定位可使用AOA定位容易受到NLOS（非視線關(guān)系）的影響，而且用三邊測量法，或極大似然估計；當獲得鄰近的信標節(jié)點與未AOA定位對硬件要求較高（天線陣列），價格昂貴，不適用于大知節(jié)點的相對角度后，可以用三角測量法對其定位。規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)。2.1基于測距的定位算法2.1.4基于RSSI的定位基于測距的定位機制是通過測量相鄰節(jié)點間的實際距離在基于接收信號強度指示RSSI定位中，已知發(fā)射節(jié)點的或方位進行定位。在基于測距的定位中，測量節(jié)點間

6、距離或方發(fā)射信號強度，接收節(jié)點根據(jù)受到信號的強度，計算出信號的位時采取的方法有TOA，TDOA，RSSI和AOA等。傳播耗損，利用理論和經(jīng)驗模型將傳播耗損轉(zhuǎn)化為距離，再利2.1.1基于TOA的定位用已有的算法計算出節(jié)點的位置。在基于到達時間（TOA）的定位機制中，已知信號的傳播速P（d）＝PGGλ2／（4π）2d2Lrttr作者簡介：陳淦（1983－），女，江西于都人，江西理工大學碩士研究生，研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)。第12期陳淦：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究·131·圖1IDOA定位法圖2AOA定位法圖3質(zhì)心算法圖4DV－Hop算

7、法圖5APIT算法其中，Pt為發(fā)射機功率；Pr（d）是在距離d處的接收功率；GtGr分別是發(fā)射天線和接收天線的增益；d是距離，L為與傳播無關(guān)的系統(tǒng)損耗因子，λ是波長，單位為米。但是此方法在實際應用中的測距誤差較大，有可能產(chǎn)生50％的測距誤差。圖6PIT算法2.2基于無測距的定位算法雖然基于測距的定位能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，但往往對無線傳22Σ姨（xi－xj）＋（yi－yj）感器節(jié)點的硬件要求高。且受外部因素影響大。于是人們提出公式HopSize＝j(luò)≠i（其中h為信標節(jié)點i與j測距無關(guān)的定位技術(shù)。測距無關(guān)的定位技術(shù)無需測量節(jié)點間Σhj

8、j≠i的絕對距離或方位，降低了對節(jié)點硬件的要求，但是定位誤差j（i≠j）之間的跳段數(shù)），估計出平均每跳的實際距離，則未知節(jié)也相對增加（一般）基于無測距的定位算法的精度約在40％左點A與3個信標節(jié)點間的距離分別為：相距跳數(shù)×平均每跳距右，但能滿足大多數(shù)應用的要求。離。③利用三邊