一种无线传感器网络节点精确定位方法

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1、一种无线传感器网络节点精确定位方法　　摘要：在无线传感器网络应用中，传感器节点经常被布设在大面积的农田环境里，由于网络规模大、节点数目多、节点能量有限等特点，如何对节点进行准确定位是最为重要的事情。为了延长节点的存活时间，就需要在节点通信过程中尽可能提高定位的精度。为此提出了一种利用距离和角度相结合的定位方法来解决这类问题。分析结果表明，采用该方案节省了节点能量，延长了网络的生存时间。关键词：无线传感器网络；定位；距离；角度中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）12-2923-03AMethodforAccurateLocationofNodesin

2、WirelessSensorNetworkTONGLin1，CHAIBao-jie1，MABao-ying2（1.EngineeringInstitute，MudanjiangNormalUniversity，Mudanjiang157011，Heilongjiang，China；2.CollegeofHealthandManagement，MudanjiangMedicalUniversity，Mudanjiang157011，Heilongjiang，China）Abstract：Inthewirelesssensornetwork，sensornodesareoftenlocatedi

3、nlargeareafarmland8environment，duetothelargenetworksize，numerousnodesandlimitednodeenergy，locatingaccuratepositionofthenodeswasveryimportant.Inordertoextendthesurvivaltimeofnode，thelocatingshouldbeasaccuracyaspossibleinthecommunicationprocess.Alocatingmethodcombingdistanceandanglepositionwaspropose

4、d，anditwasprovedthatthismethodcouldsavenodeenergywhileextendthenetworklifetime.Keywords：wirelesssensornetworks；position；distance；angle无线传感器网络在农业领域有广泛的应用，但在应用上需要解决的关键问题之一就是网络中传感器节点的精确定位，该问题现在已经成为领域内的一个研究热点。为此，国外启动了许多关于WSN（Wirelesssensornetwork）的研究计划，如Pico-Radio[1]、WINS[2]、Smartdust[3]、μAMPS[4]等。从AT&

5、T公司开发出室内定位系统Active8badge至今，已经有许多算法能够解决WSN自身的定位问题。但每一种算法都是针对不同的具体应用，它们在路由协议、设备需求、能量供给以及适合的应用场合等许多方面存在着很大的不同。传感器通常采用电池供电，节点的能量是受限的，在设计路由协议时，保证节点高效使用能量来发送和接收数据是一个重要的设计原则，以便尽可能地延长整个传感器网络的生命周期[5]。现有的定位方法基本上包含两个步骤：①到未知节点距离的测量；②通过距离计算未知节点的坐标[6]。此次研究将对传统的测距算法进行改进，并利用三角的方法获取未知节点相对精确的定位，即将WSN中需要定位的节点称为未知节点，将

6、用于监控和定位的场所称为监测站，邻近节点是指在一个节点的通信半径内可以直接通信的节点。1无线传感器网络中的测距技术在无线传感器网络中主要的测距技术和算法有RSSI（Receivedsignalstrengthindicator）、TOA（Timeofarrival）技术以及DV-hop、DV-distance算法等。RSSI技术的主要思想是未知节点的发射功率为已知，在监测站测量接收功率，计算功率损耗，再根据相关理论将损耗转化为距离。它的主要缺点为功率损耗受到环境因素的影响太大，通常会产生比较大的误差[6]。TOA技术的主要思想是根据信号的传播时间乘以传播速度来计算未知节点到监测站的距离[7]

7、。这一技术有着广阔的应用前景。但是，对节点的发射信号的时间同步有着严格的要求，同时对硬件设备有着很高的要求，不太适合在地域广、节点布设密度大的农业中应用。DV-hop算法是由美国路特格斯大学（Rutgers8University）提出，它的基本思想是监测站到未知节点的距离等于点平均每跳的距离乘以二者之间的跳数。该算法简单实用、易于实现。但对于比较稀疏的或拓扑不规则的传感器网络，所测得的距离精度会大幅度下降。由