无线传感器网络的节点自定位技术

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1、2010年第9期大众科技No．9。2010(总第133期)DAZHONGKEJ(CumulativelyNo．133)无线传感器网络的节点自定位技术宋春阳(铜仁职业技术学院，贵州铜仁554300)【摘要】无线传感器网络在众多领域有着重大的应用价值，而网络的节点自定位技术是这些应用的基本支撑技术。文章-,'egg了无线传感器网络自身定位的有关概念与技术，分析了常用的无线传感器网络的定位技术，并讨论了定位算法的评价标准，最后对节点定位技术的发展方向进行了展望。【关键词】无线传感器网络；节点自定位；节点算法【中图分类号】TP212．9【文献标识码】A【文章编号】100

2、8—1151(2010)09—0036—02(一)引言节点的位置。在传感器网络中，确定传感器节点自身位置和确定事件基于AOA(AngleofArriva1)的定位技术通过天线阵列发生的位置是传感器网络基本的功能之一。事件发生的位置或多个超声波接收机感知发射节点信号的到达方向，计算接或获取事件节点的位置是监测消息中最重要的内容，如森林收点和发射点之问的相对方位或角度。火灾发生的位置，战场上敌方车辆运动的区域等。传感器节(三)基于非测距的定位技术点必须明确自身位置，才能进一步获得“在什么位置或区域基于非测距的定位也就是距离无关的定位技术，即通过发生了特定事件”，实现

3、对外部目标的定位和追踪。无线传感一定方法估计节点问的距离或者确定包含未知节点的可能区器网络定位问题可以分为如下两类：节点自身定位和外部目域，来确定未知节点的位置。在非测距的定位方法中，最广标定位，前者是后者的基础。本文主要介绍的是节点自身的泛使用的是质心算法、APIT算法和Dr-Hop定位方法等。定位技术。节点自身定位就是根据少数已知位置的节点，按质心法的中心思想是：未知节点以所有在其通信范围内照某种定位机制确定自身的位置。的锚节点的几何质心作为自己的估计位置。具体过程为：锚无线传感器定位技术可以分为基于测距技术的定位和无节点每隔一段时间向邻居节点广播一个信标信

4、号，信号中包需基于测距技术的定位。基于测距的定位通过测量节点间点含有锚节点自身的ID和位置信息。当未知节点在一段侦听时到点的距离或角度信息，使用三边测量、三角测量或最大似间内接收到来自锚节点的信标信号数量超过某一个预设的门然估计定位法计算技术节点的位置；无需基于测距技术的定限后，该节点认为与此锚节点连通，并将自身位置确定为所位则无需距离和角度信息，仅根据网络连通性等信息即可实有与之连通的锚节点所组成的多边形的质心。质心定位算法现。的最大优点是简单，计算量小，完全基于网络的连通性，但(二)基于测距的定位技术是需要较多的锚节点。基于测距技术的定位技术在定位精度上相对

5、较高，但技DV—Hop(distancevector—hop)算法的原理与经典的距术复杂，受到功耗与成本的限制。基于测距技术的定位常用离矢量路由算法比较相似。在DV—Hop算法中，锚节点向网络的测距技术有RSSI，TOA，TDOA和AOA。广播一个信标，信标中包含有此锚节点的位置信息和一个初基于RSSI(receivedsignalstrengthindicator)的始值为1的表示跳数的参数。此信标在网络中被以泛洪的方定位技术利用信号在传递过程中的衰减特性进行距离估计。式传播出去，信标每次被转发时跳数都增加1。接收节点在它已知发射节点的发射信号强度，接收节点根

6、据收到的信号强收到的关于某一个锚节点的所有信标中保存具有最小跳数值度，计算出信号的传播损耗，基于理论和经验的信号衰减模的信标，丢弃具有较大跳数值的同一锚节点的信标。通过这型将传输损耗转化为距离。该方法符合低功耗、低成本的要一机制，网络中所有节点(包括其他锚节点)都获得了到每一求，但信号强度易受环境的影响。个锚节点的最d,Ng数值。基于TOA(TimeofArriva1)的定位技术中，已知信号APIT算法首先确定多个包含未知节点的三角区域，这些的传播速度，根据传播时间来计算距离，然后利用三角测量三角行区域的交集是一个多边形，它确定了更小的包含未知算法或极大似然估计

7、法计算出节点的位置。TOA的定位得到的节点的区域，然后计算这个多边形区域的质心，并将这个质结果精确度高，但要求节点保持精确时间同步，对节点硬件心作为未知节点的位置。和功耗提出了较高的要求。(四)节点定位的计算方法基于TDOA(TimeDifferenceofArriva1)的定位技术在获取到检测数据后，可以利用如下方法得到节点的定由发射节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收点位。根据两种信号到达的时间差以及已知这两种信号的传播速度1．三边测量法：已知平面(空间)上三点的位置距离，计算两节点之间的距离。再通过已有的基本定位算法计算出利用几何方法可求出D点的坐

8、标。【收稿日期】2010