無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非視距定位技術(shù)

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1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非視距定位技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有廣闊的應(yīng)用前景，是集微機電技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)為一體的綜合智能信息處理平臺，對人類各個領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)的影響。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)是節(jié)點定位，關(guān)鍵性能是定位精度。節(jié)點間的距離測量容易受多址干擾、多徑、非視距傳輸?shù)纫蛩氐挠绊?。本文圍繞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位,克服在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位過程的傳播累積和非視距環(huán)境下的定位誤差關(guān)鍵詞.?無線傳感器；非視距定位；網(wǎng)絡(luò)TN8A1674-6708(2011)53-0160-021無線傳感器M絡(luò)的作用計算機、通信、自動控制、微電子機械系統(tǒng)和人工智能

2、等學(xué)科的飛速發(fā)展，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，成為H前眾多領(lǐng)域中的研宄熱點之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)代人類生活產(chǎn)生了極大的影響。如今，因特網(wǎng)為人們提供了快捷的通信平臺，人與人之間溝通交流的方式有了很大改變。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)引起各國工業(yè)界和學(xué)術(shù)界以及軍事部門的極大關(guān)注，這種無基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通過無線通信形成多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有通信和計算能力的微型傳感器布置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大景，并且非常廉價。對在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或感知對象信息進行協(xié)作地感知、采集和處理。優(yōu)點是具有快速部署、自組、廉價、低功耗、可擴展性強以及能在惡劣和特殊的環(huán)境下正常工作

3、等，在工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、環(huán)境監(jiān)測、國防軍事、生物醫(yī)療、危險區(qū)域遠(yuǎn)程控制、反恐救災(zāi)等眾多領(lǐng)域具有極為廣闊的應(yīng)用前景。節(jié)點定位問題是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)，近幾年對節(jié)點定位問題的研究也很廣泛。節(jié)點定位技術(shù)是無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一個主要支撐技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在計算機軟硬件所組成計算世界與實際物理世界之間建立了更為密切的聯(lián)系，極大地提高了信息的真實程度。例如，在入侵檢測、目標(biāo)跟蹤、環(huán)境監(jiān)控等應(yīng)用中，在什么位置或區(qū)域發(fā)生了特定事件是用戶最關(guān)心的問題。實現(xiàn)對外部目標(biāo)的定位、跟蹤等是通過傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點位置右效地說明被檢測物體的位置。在網(wǎng)絡(luò)層，可以設(shè)計基于節(jié)點位置信

4、息的路由算法，提高路由效率，減少路由發(fā)現(xiàn)等開銷，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡；在應(yīng)用層，系統(tǒng)可以智能地根據(jù)節(jié)點位置，選擇一些特定的節(jié)點來完成任務(wù)，提高系統(tǒng)的存活時間，降低整個系統(tǒng)的能耗。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大，通常隨機部署在人類無法或不宜接近的區(qū)域，不需要干預(yù)，多用于較為惡劣的環(huán)境，如火山口附近。由于節(jié)點受到體積、重量以及制造成本等條件限制，單個節(jié)點不易得到補充，并且所能承載的能量非常有限。所以，在部署時不可能人工確定節(jié)點位置，若在每個節(jié)點上都裝備GPS定位系統(tǒng)，卻因其造價昂貴而不適合用于廉價的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，必須設(shè)計獨特的節(jié)點定

5、位機制和算法。2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器將物理世界中的一個物理量映射到一個定量的測量值，是數(shù)據(jù)采集、信息處理的關(guān)鍵部件，它使人們對物理世界形成量化認(rèn)識。隨著微電子、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)已經(jīng)向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、集成化的方向發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具有通信與計算能力的、大量無處不在的微小傳感器節(jié)點，在無人職守的監(jiān)控區(qū)域密集部署，構(gòu)成的根據(jù)環(huán)境能夠自主完成指定任務(wù)的智能測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)其發(fā)展可劃分為4個階段。第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)是具有簡單點到點信號傳輸功能的傳統(tǒng)傳感器。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和進步，通過與傳感控制器的相聯(lián)，第二代傳

6、感器網(wǎng)絡(luò)組成了存信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場控制站間是采用數(shù)字化通信。第三代傳感器網(wǎng)絡(luò)是通過開放式的、全數(shù)字雙向網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線連接智能化的現(xiàn)場設(shè)備和控制室，它是基于現(xiàn)場總線的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，使得將多種傳感器集成為一體，成本低廉，但測量精度低、覆蓋范圍小，通過低功耗的無線電通信技術(shù)連成網(wǎng)絡(luò)才能發(fā)揮其整體的綜合作用。笫四代傳感器網(wǎng)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，多種無線通信技術(shù)的發(fā)展，如無線電、紅外、聲波等為微傳感器間通信提供了多種選擇，以IEEE802.15.4為代表的短距離無線電通信標(biāo)準(zhǔn)奠定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)堅實的基礎(chǔ)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點如下：通信能力有限，

7、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為多跳通信模式。隨著距離的增加，通常情況下，節(jié)點的通信能耗將急劇增加。在滿足網(wǎng)絡(luò)連通度的情況下，應(yīng)盡可能的減小單跳通信距離。傳感器節(jié)點電源能量有限，不能通過更換電池的方式補充能量。節(jié)點體積微小，通常電池供電十分有限，傳感器分布區(qū)域廣，節(jié)點個數(shù)多，網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境復(fù)雜，電源能量值決定網(wǎng)絡(luò)壽命，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個突出問題就是如何高效使用能景，使網(wǎng)絡(luò)生命周期最大化。計算和存儲能力有限，傳感器節(jié)點的功能比一般計算機弱。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點要求必須滿足功耗小、價格低，導(dǎo)致其攜帶的存儲器容量比較小、處理器能力比較弱。自組織網(wǎng)絡(luò)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，傳感

8、器節(jié)點隨機部署，節(jié)點之問的相互鄰居關(guān)心不可預(yù)知。節(jié)點以自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。與此同時，部分節(jié)點在通信過程中，會隨時因為各種因