无线传感器网络定位算法

在此，需要强调无线传感器网络节点的自组织性。为避免人为配置节点坐标产生的误差干扰，及考虑到多数网络部署区域是人类不可达区域的情况，通常情况下选择参考节点的随机部署方式。在这种情况下，确定节点位置具有非常重要的意义，不仅能帮助人们确定事件发生的位置从而能有的放矢的采取准确的措施，除此以外，其在目标跟踪与导向、定位信息的查询与传递、预测目标的前进轨迹、协助路由协议的的实现提供基础信息、为网络拓扑控制及各种算法的实现提供基础信息，以及利用这些节点传送过来的信息构成网络的拓扑结构，进而实现网络的有效管理等方面内容都提到了至关重要的作用。

无线传感器网络定位重在研究室内定位或特殊环境区域中的定位，因其环境的复杂性产生的各种噪声直接影响到定位精度，需要寻找适合的算法克服各种室内干扰导致的定位误差，保证定位的精确度和鲁棒性是我们研究算法的主要目的。下面就无线传感器网络一系列定位算法做一个系统的概括。

       无线传感器网络定位的基本方法是根据少数位置已知的节点利用其自身传输所需的无线电波信号的特征参数计算方法算出未知节点的位置。按照是否需要测量节点间距离的标准，定位算法分为基于测距算法和非测距算法。基于测距算法测量节点间的相对距离或方位得到实际距离，而进一步计算未知节点的位置，在一般情况下，基于测距的算法定位精确度要高于基于非测距算法，但前者对额外的硬件实施要求较高，抗噪能力也不如后者；非测距定位算法根据网络连通性等特性，通过估计节点间的距离而进一步估算出目标节点的位置。

基于测距的定位方法有：TOA、TDOA、AOA、RSSI。其中RSSI技术用的较多，该技术主要使用RF信号，根据接收到的信号强度值计算信号的传播损耗，按照相应的传播损耗模型将传播损耗转化为距离。该方法不需要额外硬件支持，功率小、成本低，具有实际的应用价值，但其通过接收信号强度结合理论或者经验模型转换成距离，在实际应用中受多径、阴影等噪声干扰影响，误差较大，影响定位精度。因此常用的解决方法是，在测得一组数据后，采用最小二乘估计法来减小其误差。

通过上诉方法得到得到未知节点到参考节点的绝对距离值称为测距阶段；测距结束后进入定位阶段，即利用测距几点所得的接地啊间的距离或方位等参数来计算出位置节点的位置，在此期间常用的方法有，三边测量定位法、多边定位法、三角测量法、极大似然估计法和角度定位法等。

基于非测距的定位方法有：质心法、DV-HOP法、Amorphous法、APIT法、凸规划法及MAP法等。

在此重点介绍DV-HOP定位方法。DV-HOP定位方法即基于距离向量跳数的定位方法，该方法主要针对参考节点分布稀疏的网络进行节点定位，具有方法简单、定位精度高的特点。DV-HOP方法的原理与经典的距离矢量路由算法比较类似，其基本思想是：参考节点附近的节点，通过直接测量的方法获得参考节点的距离，传播给其邻居节点。邻居节点据此来估计参考节点的距离，再传播给邻居；以此类推。类似与距离矢量路由算法中的炉里传播，因此称这一类方法为基于DV-HOP（Distance Vector Hop）的方法。该方法主要分为三个阶段：第一个阶段是计算未知节点与每个参考节点之间的最小跳数；第二阶段是计算未知节点与参考节点的距离；第三阶段是计算未知节点的坐标，该阶段依然使用三边定位或多边定位法计算自身的位置。其与测距方法具有相似之处，即都是需要计算目标节点与参考节点之间的距离，但DV-HOP算法获得距离的方法是通过计算网络中拓扑结构信息而估算出之间的距离，而不是测量无线电信号。