无线传感器网络中节点定位算法的研究

湖北工业大学 陈小峰

无线传感器网络中节点定位算法的研究

湖北工业大学 陈小峰

无线传感器网络，WirelessSensorNetworks,简称WSN。它是一种多跳自组织网络，将传感器技术，分布式信息处理技术,无线通信技术和嵌入式计算等技术融为一体，采用无线传感器网络，能够实时监测，感知和采集网络分布区域内的各种环境和监测对象的综合信息。本文的主要工作是对无线传感器网络中节点定位技术进行深入的研究，研究的主要内容包括无线传感器网络节点定位的研究背景，国内外的研究现状，和无线传感器网络定位技术的发展。

无线传感器网络；节点定位算法；研究

1 主要研究内容

第1章讲述了本课题的研究背景以及研究意义，并通过分析国内外对于无线传感器网络的研究现状，确定了无线传感器网络节点定位这一研究方向。

第2章介绍了无限传感器网络特点以及体系结构，并给出了无线传感器网络中节点定位算法的评价指标和定位算法在实际应用环境中的影响因素。

第3章详细介绍了几种比较典型的无线传感器网络中的节点定位算法，主要分为基于测距的定位和无须测距的定位算法，并给出了相应定位算法的优缺点。

第4章结合到达时间定位技术和时钟同步技术，介绍了两种基于线性调频扩频的测距方法，分别是双边测量法和基于对称的双向双边测距法，并通过仿真分析得出基于对称的双向双边测距法具有很好的测距效果，误差比基于双边测距法优越很多。

第5章在完成对距离的测量后，将开始进行定位计算，首先介绍了最基本的三边定位法，然后将三边定位法扩展到一般情况，即多边定位法，多边定位法中将采取最小二乘的思想来对目标物体进行定位的分析研究，最后通过仿真分析，得出使用最小二乘定位比三边定位法具有更高的定位精度。

2 无线传感器网络中节点定位技术

本文的主要工作是对无线传感器网络中节点定位技术进行深入的研究，研究的主要内容包括无线传感器网络节点定位的研究背景，国内外的研究现状，和无线传感器网络定位技术的发展。分析介绍了无线传感器网络的网络结构和特点，以及无线传感器网络定位技术的特点与现状，包括节点定位的原理，节点定位的技术挑战和评价指标。分析了几种典型的无线传感器网络中的节点定位算法。分别对RSSI测距模型和SDS-TWR测距模型做出了研究分析，通过实验对上述两种测距模型做出了比较，分析了基于RSSI的测距模型的环境影响因素对信号传播的损耗，基于SDSTWR测距模型中对于节点的时钟偏频对于测距误差的影响，并通过实验仿真结果，验证两种测距模型的各自优缺点。最后通过加权质心定位算法和最小二乘定位算法的分析对比，并通过实验仿真，得出基于最小二乘定位算法在定位的精度上较加权质心定位算法上会更精确。

无线传感器网络是当今信息领域研究的热点，涉及到很多学科交叉的研究领域，其中包括很多的关键技术，比如：网络协议，拓扑控制，网络安全，定位技术，时间同步，数据融合，分布式计算，嵌入式操作系统，无线通信等技术。人类进入21世纪以来，随着信息社会的飞速发展，无线传感器网络这个崭新的充满挑战的新技术领域应用而生。无线传感器网络中节点具有下面这些特点：信息汇聚，信息处理，信息传输，并且具有体积小、性能高、功耗低等特点，使得无线传感器网络被广泛应用到国防军事、环境监测、智能农业、智能交通等领域[2]。比如基于传感器网络的战场目标跟踪系统，矿井安全救灾的传感器网络系统，基于传感器网络的智能交通系统，智能大田灌溉的ZigBee网络系统设计等。因此，目前无线传感器网络技术已经引起了人们的广泛关注。

针对无线传感器网络中节点定位算法定位精度和定位设备耗费成正比的条件，即现在的定位算法，如果想保证定位精度很高，则需要投入大量的成本，比如通过在网络覆盖区域内布置大量的锚节点，这样的话的确可以提高无线传感器网络的定位精度，但在成本上的投入则增加了很多，所以现在我们的研究工作就是需要通过不断的学习已有的定位算法，通过在已有算法上进行改良，确保在不需要投入大量硬件成本的前提下，提高无线传感器网络中节点的定位精度。

3 结论

总的来说，无线传感器网络是集数据采集，无线传输，信息处理于一体的新型无线通信网络系统。作为21世纪的一项新技术，无线传感器网络引起了人们的很大关注，随着这项技术的不断发展，无线传感器网络已经在人们的日常生活、工业控制、环境检测、智能交通、国防军事等领域中得到了广泛的应用。因此，无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，将会对人类未来的生活方式产生巨大的影响。

[1]Guolin Sun,G.uo Wei.Comparison of distributed localizationalgorithms for sensor network with a mobile beacon[C].In:Proc.of the IEEE Int'l Conf.on Networking,Sensing and Control.2004.536-540.

[2]GalstyanA,Krishnamachari B,LermanK,PattemS.Distributed online localization in sensor networks usinga mobile target[C].In Proc.ACM/IEEE IPSN,Berkeley,USA,April 26-27,2002:61-70.

[3]SichitiuM L,Ramadurai V.Localization of wirelesssensor networks with a mobile beacon[C].Proc of MASS.Piscataway,NJ:IEEE,2004:174-183.

2017-09-10）