一种无线传感器网络节点定位算法的改进

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛一种无线传感器网络节点定位算法的改进于青何波（中国海洋大学，山东青岛，266100）摘要：节点定位技术是无线传感器网络的支撑技术，给无线传感器网络的各种应用提供节点的位置信息，具有重要作用。本文对基于测距的DV-distance算法的误差及其产生原因进行了分析，通过对满足一定条件的未知节点的升级使算法得到了改进，仿真结果表明，改进的算法能有效地提高定位精度。关键词：无线传感器网络；定位算法；误差分析中图分类号：TP183文献标识

2、码：A基金资助：山东省中青年科学家科研基金（2005BS01009）教育部留学归国基金（教留司2005-383）ImprovementforanodelocalizationalgorithminwirelesssensornetworkYuQing,HeBo(OceanUniversityofChina,Qingdao,Shandong,China266100)Abstract：Nodelocalizationplaysacriticalroleinwirelesssensornetwork(WSN)andtheinformationab

3、outnodelocationisindispensabletomanyapplicationsofWSN.Themainsourcesoferrorinrange-basedDV-distancealgorithmareanalyzedinthispaper.Itproposesanimprovedalgorithmtodecreasetheerrorcausedbyshortestpath.Simulationindicatesitperformswell.Keyword:wirelesssensornetwork;localizati

4、onalgorithm;erroranalysisChineseLibraryClassification：TP183Documentcode：A1引言无线传感器网络是由大量随机分布的集成有传感器模块、数据处理模块和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成的分布式网络，其目的是借助于节点内置的各种传感器对监测区域内我们所感兴趣的物质现象进行感知、数据采集和处理。在无线传感器网络的各种应用中，收到节点监测到的信息以后，还要知道信息的来源，也就是节点在网络中的位置。在对外部目标进行定位和追踪、网络管理、网络路由协议应用等方面，节点的位置信息也是不

5、可缺少的。然而，无线传感器网络的工作环境决定了节点的位置是随机的并且未知的，因此，研究节点的自身定位对无线传感器网络有重要的意义。节点定位，首先想到的是利用全球定位系统(GPS)来实现，但是，GPS自身的价格高，体积大，功耗大等特点决定了它不适合低成本，低功耗的大规模传感器网络，因此目前主要的研究工作是利用传感器网络中少量锚节点的位置信息对未知节点进行定位。采用GPS或其他方法预先得知自己位置的节点称为锚节点，未知位置的节点称为未知节点，它们需要根据锚节点的位置信息进行自身定位。节点射程范围内的点称为其邻居节点。根据具体的定位机制，可以将现

6、有的无线传感器网络自身定位方法分为两类：基于测距的(Range-based)方法和不基于测距的(Range-free)方法。基于测距的定位机制需要测量未知节点与锚节点之间的距离或者角度信息，然后使用三边测量法、三角测量法或最大似然估计法计算未知节点的位置。而不基于测距的定位机制无需距离或角度信息，仅根据网络的连通性http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛等信息实现节点的定位。2节点定位技术2.1测距方法常用的测距方法有RSSI(receivedsignalstreng

7、thindicator)、TOA(timeofarrival)、[2]TDOA(timedifferenceofarrival)和AOA(angleofarrival)。TOA和TDOA测距技术都是通过信号的传播时间和信号的速度两个参数来计算距离，无线信号传输速率大，时间测量上很小的误差就可能导致距离上很大的误差，并且TOA需要昂贵的设备来保持时间同步，能量消耗大。AOA技术需要天线阵列等额外硬件，可能无法满足传感器节点对硬件尺寸和功耗的要求。RSSI是最基本的测距方法，基本不需要额外的硬件设备，实现方法简单。RSSI测距利[3]用接收信号

8、强度和理论或经验的路径损耗传播模型计算距离，其统计模型如下：dPd()=−P10nlog(1)0pd0Pd()为在距离d处的信号强度，n为路径损耗因子，范围在2到4之间，P是在参