无线传感网节点.doc

无线传感器网络中的自身定位系统
卢倩2012330301127
（浙江理工大学测控技术与仪器专业，浙江杭州310018）

摘要：无线传感器网络可以在广泛的应用领域内实现复杂的大规模监测和追踪任务，而网络自身定位是大多数应用的基础。本文主要介绍了无线传感器网络自身定位系统和算法，探讨了基于测距和基于预留的定位协议。
关键词：无线传感器网络；定位系统；自身定位
Self-LocalizationSystemsforWirelessSensorNetworks
LuQian2012330301127
(ZhejiangSci-techUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018)
Abstract:WirelessSensorNetworkshavebeenproposedforamultitudeofdiverseapplications.Theproblemofself-localization,thatis,determiningwhereagivennodeisphysicallyorrelativelylocatedinthenetworks,isachallengingone,andyetextremelycrucialformanyapplications.
Keywords:wirelesssensornetwork;self-localizationsystems;self-localization
1引言
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。微机电系统（Micro-Electro-MechanismSystem，MEMS）、片上系统（SOC，SystemonChip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN），并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。广泛用于安全监控、智能交通、智能家居、环境监测等需要多媒体信息的场合。对于这些应用，不知道传感器位置而感知的数据是没有意义的。只有在传感器节点自身正确定位后，才能确定传感器节点监测到的事件发生的具体位置。因此必须采用一定的机制与算法实现WSN的自身定位。
2定位中的挑战
定位系统在分布式的定位估计上面还面临着许多挑战，如物理层的测量误差、计算上的约束、GPS的不足、低端的传感器节点和架构。另外，WSN的应用对定位协议的可扩展性、鲁棒性和定位精度等方面提出了不同的需求。结合这些需求，定位协议需要解决WSN中独特的挑战。
3WSN中的自身定位系统与算法
3.1基于测距的定位系统(range-based)[1]
基于测距的定位协议利用多对距离测量来估计节点位置。可以测量节点与它的不同邻节点之间的多个距离以提高定位精度。定位技术可以根据测距技术的变化而变化。
Range-Based定位通过测量节点间点到点的距离或角度信息，使用三边测量(trilateration)、三角测量(triangulation)或最大似然估计(multilateration)定位法计算节点位置；Range-Free定位则无须距离和角度信息，仅根据网络连通性等信息即可实现。Range-Based定位常用的测距技术有RSSI[2]。RSSI(receivedsignalstrengthindicator)虽然符合低功率、低成本的要求，但有可能产生±50%的测距误差；range-based定位机制虽然在定位精度上有可取之处，但并不适用于低功耗、低成本的应用领域。因功耗和成本因素以及粗精度定位对大多数应用已足够(当定位误差小于传感器节点无线通信半径的40%时，定位误差对路由性能和目标追踪精确度的影响不会很大[1])，range-free定位方案倍受关注。DV-Hop、凸规划和MDS-MAP等就是典型的range-free定位算法。
3.1.1AHLos定位算法[3,7]
AdHoc定位系统（AHLoS）采用基于接收信号强度或基于到达时间的测距技术来提供定位服务。AHLoS的定位分两个阶段：首先，每个节点进行距离测量，然后根据已知位置节点的距离测量进行定位估计。
AHLos算法中定义了3种定位方式—