ComputerEngineering吼dApplict吐ions计算机工程与应用2008,44(1767基于无线传感器网络的定位系统设计张俊霞L2,汪炀L2,李善亮-?2ZHANGJun—xial,2,WANGYan91,2,LIShan-lian91,21.中国科学技术大学计算机科学与技术系,合肥2300272.中国科学技术大学苏州研究院,江苏苏州2151231.DepartmentofComputerScienceandTechnology,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027,China2.SuzhouInstituteforAdvancedStudy,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Suzhou,Jiangsu215123,ChinaE-mail:zjx@ustc.edu.cnZHANGJun-圈hl。WANGYang。LIShan-lian昏DedgnoflocationsystembasedOnwireless￥emrnetworks.ComputerEngineeringandApplications,2008。44(17:67-70.Abstract:Thedemandforwirelesslocationapplicationisincreasingrapidly.∞itisimportanttoresearchthelocationappliea-tionofwirelesssensornetworks.Thispaperfirstintroducesthehardwareandsoftwarearchitectureofthelocationsystembasedonwirelesssensornetworks,andthenselectstheoperationmodeformobilenedesafteranalyzingtheirenergyconsumption,communi-cationtrame,andreliability,andprovi&somemeasllresforbeaconnedestospeed-uptheirnetworksbuildup,andtoimprovethecommunicationefficiencyandlinkagestabilityofthenetworks。finallypresentsthe8ensornode’spmgramstructureandimplementinTinyOSenvironment.andtheimplementoftheimpmvedweight-centralizedlocationalgorithmontheserver.Keywords:wirelesssensofnetworks;locationsystem;sensornode;TinyOS;locationalgorithm摘要:无线定位应用需求日益增长,研究无线传感器网络的定位应用具有重要意义。首先介绍基于无线传感器网络的定位系统的软硬件结构,然后从能量消耗、网络通信量和可靠性等方面来分析和选择移动结点的工作方式,并提出了使信标结点实现动态快速组网、提高网络通信效率和通信链路稳定性等所采取的措施,最后给出了在TinyOS下传感器结点的程序结构和实现,以及在服务器端实现的改进的加权质心定位算法。关键词:无线传感器网络;定位系统;传感器结点;TinyOS;定位算法DOI:10.37780.issn.1002—8331.2008.17.021文章编号:1002—8331(200817埘67—04文献标识码:A巾图分类号:TP393l引言无线定位技术有着广泛的应用前景,采用全球定位系统(GPs虽然可提供较精确的定位,但是不仅成本高而且有些场合应用受限,例如地下矿井【l】。无线传感网络作为集计算机、传感器、无线通信技术于一身的新兴技术,在军事和民用领域都有着广阔的应用前景,如军事侦察、环境监测、医疗监护、空间探索等,它是由部署在监测区域内大量低廉的微型传感器结点,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络12.31。MICA2和TinyOS被广泛用于无线传感器网络的研究中。MI—CA2是由美国克尔斯博(Crossbow公司开发的微型传感器结点,具有低功耗、小体积、可扩展性、和无线通信能力等特点[Sl。TinyOS是针对无线传感器网络特点而设计的开源嵌入式操作系统,它采用基于组件(Component—Based和事件驱动(Event—Driven的编程模型,提供一系列可重用的组件,使得能够快速实现传感器结点的各种应用程序开发f6l。本文讨论采用MICA2传感器结点构成的无线传感器网络的定位应用设计和实现。2无线定位系统设计我们设计的基于无线传感器网络的定位系统包括硬件和软件两大部分。硬件部分由服务器和传感器结点组成,其中传感器结点按其实现功能不同,可分为信标(Beacon结点和移动结点,两者硬件结构相同只是其上配置的软件不同。硬件连接关系如图l所示,与服务器直接连接的结点称为基站(Base—station,信标结点之间通过无线连接构成树形通信网络,移动结点与邻近的信标结点无线通信。实际上,所有的传感器结点构成了无线传感器网络。移动结点可放置在待定位的人或物体上,随着人或物体的移动而移动,而信标结点一旦布置,其位置相对较为稳定。移动结点的基本任务是周期性收集邻居信标结点的信息(主要是射基金项目:国家发改委项目(TheNationalDevelopmentandReformCommissionofChinaunderGrantNo.[200612075。作...
