無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點自定位技術

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1、2010年第9期大眾科技No．9。2010(總第133期)DAZHONGKEJ(CumulativelyNo．133)無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點自定位技術宋春陽(銅仁職業(yè)技術學院，貴州銅仁554300)【摘要】無線傳感器網(wǎng)絡在眾多領域有著重大的應用價值，而網(wǎng)絡的節(jié)點自定位技術是這些應用的基本支撐技術。文章-,'egg了無線傳感器網(wǎng)絡自身定位的有關概念與技術，分析了常用的無線傳感器網(wǎng)絡的定位技術，并討論了定位算法的評價標準，最后對節(jié)點定位技術的發(fā)展方向進行了展望?！娟P鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡；節(jié)點自定位；節(jié)點算法【中圖分類號】TP212．9【文獻標識碼】A【文章編號】100

2、8—1151(2010)09—0036—02(一)引言節(jié)點的位置。在傳感器網(wǎng)絡中，確定傳感器節(jié)點自身位置和確定事件基于AOA(AngleofArriva1)的定位技術通過天線陣列發(fā)生的位置是傳感器網(wǎng)絡基本的功能之一。事件發(fā)生的位置或多個超聲波接收機感知發(fā)射節(jié)點信號的到達方向，計算接或獲取事件節(jié)點的位置是監(jiān)測消息中最重要的內容，如森林收點和發(fā)射點之問的相對方位或角度?；馂陌l(fā)生的位置，戰(zhàn)場上敵方車輛運動的區(qū)域等。傳感器節(jié)(三)基于非測距的定位技術點必須明確自身位置，才能進一步獲得“在什么位置或區(qū)域基于非測距的定位也就是距離無關的定位技術，即通過發(fā)生了特定事件”，實現(xiàn)

3、對外部目標的定位和追蹤。無線傳感一定方法估計節(jié)點問的距離或者確定包含未知節(jié)點的可能區(qū)器網(wǎng)絡定位問題可以分為如下兩類：節(jié)點自身定位和外部目域，來確定未知節(jié)點的位置。在非測距的定位方法中，最廣標定位，前者是后者的基礎。本文主要介紹的是節(jié)點自身的泛使用的是質心算法、APIT算法和Dr-Hop定位方法等。定位技術。節(jié)點自身定位就是根據(jù)少數(shù)已知位置的節(jié)點，按質心法的中心思想是：未知節(jié)點以所有在其通信范圍內照某種定位機制確定自身的位置。的錨節(jié)點的幾何質心作為自己的估計位置。具體過程為：錨無線傳感器定位技術可以分為基于測距技術的定位和無節(jié)點每隔一段時間向鄰居節(jié)點廣播一個信標信

4、號，信號中包需基于測距技術的定位?；跍y距的定位通過測量節(jié)點間點含有錨節(jié)點自身的ID和位置信息。當未知節(jié)點在一段偵聽時到點的距離或角度信息，使用三邊測量、三角測量或最大似間內接收到來自錨節(jié)點的信標信號數(shù)量超過某一個預設的門然估計定位法計算技術節(jié)點的位置；無需基于測距技術的定限后，該節(jié)點認為與此錨節(jié)點連通，并將自身位置確定為所位則無需距離和角度信息，僅根據(jù)網(wǎng)絡連通性等信息即可實有與之連通的錨節(jié)點所組成的多邊形的質心。質心定位算法現(xiàn)。的最大優(yōu)點是簡單，計算量小，完全基于網(wǎng)絡的連通性，但(二)基于測距的定位技術是需要較多的錨節(jié)點?；跍y距技術的定位技術在定位精度上相對

5、較高，但技DV—Hop(distancevector—hop)算法的原理與經(jīng)典的距術復雜，受到功耗與成本的限制。基于測距技術的定位常用離矢量路由算法比較相似。在DV—Hop算法中，錨節(jié)點向網(wǎng)絡的測距技術有RSSI，TOA，TDOA和AOA。廣播一個信標，信標中包含有此錨節(jié)點的位置信息和一個初基于RSSI(receivedsignalstrengthindicator)的始值為1的表示跳數(shù)的參數(shù)。此信標在網(wǎng)絡中被以泛洪的方定位技術利用信號在傳遞過程中的衰減特性進行距離估計。式傳播出去，信標每次被轉發(fā)時跳數(shù)都增加1。接收節(jié)點在它已知發(fā)射節(jié)點的發(fā)射信號強度，接收節(jié)點根

6、據(jù)收到的信號強收到的關于某一個錨節(jié)點的所有信標中保存具有最小跳數(shù)值度，計算出信號的傳播損耗，基于理論和經(jīng)驗的信號衰減模的信標，丟棄具有較大跳數(shù)值的同一錨節(jié)點的信標。通過這型將傳輸損耗轉化為距離。該方法符合低功耗、低成本的要一機制，網(wǎng)絡中所有節(jié)點(包括其他錨節(jié)點)都獲得了到每一求，但信號強度易受環(huán)境的影響。個錨節(jié)點的最d,Ng數(shù)值。基于TOA(TimeofArriva1)的定位技術中，已知信號APIT算法首先確定多個包含未知節(jié)點的三角區(qū)域，這些的傳播速度，根據(jù)傳播時間來計算距離，然后利用三角測量三角行區(qū)域的交集是一個多邊形，它確定了更小的包含未知算法或極大似然估計

7、法計算出節(jié)點的位置。TOA的定位得到的節(jié)點的區(qū)域，然后計算這個多邊形區(qū)域的質心，并將這個質結果精確度高，但要求節(jié)點保持精確時間同步，對節(jié)點硬件心作為未知節(jié)點的位置。和功耗提出了較高的要求。(四)節(jié)點定位的計算方法基于TDOA(TimeDifferenceofArriva1)的定位技術在獲取到檢測數(shù)據(jù)后，可以利用如下方法得到節(jié)點的定由發(fā)射節(jié)點同時發(fā)射兩種不同傳播速度的無線信號，接收點位。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度1．三邊測量法：已知平面(空間)上三點的位置距離，計算兩節(jié)點之間的距離。再通過已有的基本定位算法計算出利用幾何方法可求出D點的坐

8、標?！臼崭迦掌凇?010