2025年无线传感器网络节点定位算法研究VIP免费

无线传感器网络节点定位算法研究作者：于耕来源：《价值工程》第30期摘要：在本文中首先介绍了节点坐标的计算办法，然后从集中式定位算法和分布式定位算法两个方面讨论了典型的节点定位算法。分析了现在无线传感网络节点定位技术存在的某些问题并指出了将来的研究方向和发展趋势。Abstract：Inthispaper，thecalculationmethodofnodecoordinatesisintroducedfirst，andthenthetypicalnodelocalizationalgorithmisdiscussedfromtwoaspects：centralizedlocalizationalgorithmanddistributedlocationalgorithm.Thispaperanalyzessomeproblemsexistinginthelocalizationtechnologyofwirelesssensornetworks，andpointsoutthefutureresearchdirectionsanddevelopmenttrends.核心词：无线传感器网络；节点定位；定位算法Keywords：wirelesssensornetworks；nodelocalization；localizationalgorithm中图分类号：TN929.5；TP212.9文献标记码：A文章编号：1006-4311（）30-0194-03无线传感器网络（WSN）是将传感器技术、嵌入式技术、无线通信技术和分布式数据计算技术相结合的一种自组网络系统[1]。它能够实时采集网络覆盖区域的监测信息，并且将这些信息发送给观察者。WSN最开始是在军事领域中应用的[2]，随着MEMS和微芯片制造技术的发展，传感器节点成本的大大减少，功耗和体积的减小，WSN的新技术广泛应用于日常生活和社会建设中，例如森林火灾监控、智能交通、健康医疗、物联网[3]和车联网[4]等。在这些应用中，传感器节点的位置是至关重要的[5]。然而对于大规模的传感器网络来说，为每个节点安装GPS接受器以获得精确位置是不现实的[6]。因此，现在的方法是给一部分节点安装上GPS接受器[7]，剩余的节点运用这些节点进行自定位。因此，现在研究WSN节点的定位问题含有重要的理论意义和实际应用价值。在WSN定位办法中，我们将懂得自己位置坐标的节点称为锚节点，需要定位的节点成为未知节点，在通信范畴内能够直接通信的节点称为该节点的邻居节点。在节点定位阶段，未知节点如果能够获得与临近锚节点之间的距离，或者获得未知节点与临近锚节点之间的相对角度后，就能够用三边测量法、三角测量法、极大似然预计法来计算未知节点的位置。1.1三边测量法通过数年的研究，国内外学者对无线传感器中的节点定位提出了众多的改善算法，我们将这些算法能够分为集中式定位算法和分布式定位算法[11]。2.1集中式定位算法集中式定位规定网络把全部用于节点定位的信息通过多条路由传送到一种点，然后在该节点运行定位算法对节点进行定位。这样能够从整体出发来进行节点定位，获得较高的定位精度。2.1.1基于传输时间差（TDOA）的算法TDOA算法[12]是节点发送两种已知传输速度的测量信号，例如，电磁波和超声波。因此，接受节点能够根据电磁波与超声波的传输时间差及其在空气中传输的速度来计算发送节点与接受节点之间的距离。根据计算出的距离运用第一节给出的坐标计算办法，即可计算出节点的坐标。运用该算法在视距范畴内能够获得较高的定位精度，但是该算法容易受外界环境的影响，并且该算法需要额外的硬件造成定位费用高。2.1.2MDS-MAP节点定位算法MDS-MAP节点定位算法[13]是由哥伦比亚大学的Yi等人最早提出来的一种集中式的定位算法，这种定位算法是基于多维定标（multidimensionalscaling，MDS）技术来实现的。MDS-MAP节点定位算法能够分为三个部分：第一部分，计算任意节点之间的距离，然后用任意节点之间的最短距离生成定位算法用到的距离矩阵。第二步，使用MDS技术来解决第一步得到的距离矩阵，求出定位所需要的特性值。并且运用得到的特性值计算出全部节点的相对坐标。第三部，运用锚节点的绝对坐标将上一步得到的节点相对坐标转换成绝对坐标。MDS-MAP节点定位算法在锚节点密度较低的状况下含有较高的定位精度，但是由于该算法是集中式定位算法，计算量和通信代价较大。2.1.3基于信号强度（RSSI）的节点定位算法RSSI算法[14]是根据接受到的信号强度与距离之间的关系来预计节点间的距离，然后节点的位置能够用三边法或其它基于预计距离的办法计算出。由于现在几乎全部的无线通信模块都支持RSSI的...