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传感器 >>传感器技术 >> 节点定位 >>正文
无线传感器网络的节点定位机制
2013-7-30 实习生长沙学院宋瑜整理

节点准确地进行自身定位是无线传感器网络应用的重要条件。由于节点工作区域或者是人类不适合进入的区域,或者是敌对区域,传感器节点有时甚至需要通过飞行器抛撒于工作区域,因此节点的位置都是随机并且未知的。然而在许多应用中,节点所采集到的数据必须结合其在测量坐标系内的位置信息才有意义,否则,如果不知道数据所对应的地理位置,数据就失去意义。除此之外,无线传感器网络节点自身的定位还可以在外部目标的定位和追踪以及提高路由效率等方面发挥作用。因此,实现节点的自身定位对无线传感器网络有重要的意义。

获得节点位置的一个直接想法是利用全球定位系统(
GPS)来实现。但是,在无线传感器网络中使用GPS来获得所有节点的位置受到价格、体积、功耗以及可扩展性等因素限制,存在着一些困难。因此目前主要的研究工作是利用传感器网络中少量已知位置的节点来获得其他未知位置节点的位置信息。已知位置的节点称作锚节点,它们可能是被预先放置好的,或者采用GPS或其他方法得知自己的位置。未知位置的节点称作未知节点,它们需要被定位。锚节点根据自身位置建立本地坐标系,未知节点根据锚节点计算出自己在本地坐标系里的相对位置。

根据具体的定位机制,可以将现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,或者不用直接测量这些信息,仅根据网络的连通性等信息实现
节点定位

1.1 基于测距的定位方法
常用的定位方法是基于测距定位方法,在这种定位机制中需要先得到两个节点之间的距离或者角度信息,通常采用信号强度测距法、到达时间及时间差测距法、时间差定位法和到达角定位法。

1.2 不基于测距的定位算法
基于测量距离和角度的算法的缺点是使传感器节点造价增高,消耗了有限的电池资源,而且在测量距离和角度的准确性方面需要大量的研究。下面介绍质心法、基于距离矢量计算跳数的算法(DV-Hop)、无定形的(Amorphous)算法和以三角形内的点近似定位(APIT)算法4种不基于测距的定位算法。不基于测距的算法不需要知道未知节点到锚节点的距离或者不需要直接测量此距离,在成本和功耗方面比基于测距的方法具有优势。 
 

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