无线传感器网络节点定位技术解析

无线传感器网络节点定位技术解析：无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术在目标跟踪、入侵检测及一些相关领域有着广泛的应用前景。然而，定位技术是无线传感网络的基础技术，对无线传感网络后续工作的开展及应用起着关键的支撑作用。新型无线传感器网络定位方法， 主要包括基于移动锚节点的定位算法、三维定位算法和智能定位算法。从实用性、应用环境、硬件条件、供能及安全隐私等方面。

基于移动网络的定位技术和基于移动终端的定位技术。 室内定位技术由于室内环境的复杂，对技术的要求更加高。 什么是节点定位? 节点定位在整个传感器网络中占有重要的地位，在事件观测、目标跟踪、网络重构等方面都是不可缺少的环节。 

无线传感器网络定位最简单的方法是为每个节点装载全球卫星定位系统（GPS） 接收器， 用以确定节点位置。但是， 由于经济因素、节点能量制约和GPS 对于部署环境有一定要求等条件的限制， 导致方案的可行性较差。因此， 一般只有少量节点通过装载GPS 或通过预先部署在特定位置的方式获取自身坐标。另外， 无线传感器网络的节点定位涉及很多方面的内容， 包括定位精度、网络规模、锚节点密度、网络的容错性和鲁棒性以及功耗等， 如何平衡各种关系对于无线传感器网络的定位问题非常具有挑战性。

需要预先测试环境参数的方法在实际定位中计算量小， 这类方法只需要简单的查表或根据拟合曲线进行计算， 其缺点是实验前需要做大量的准备工作， 而且一旦环境改变则预先建立的模型将不再适用。无需预先测试环境参数的方法需要定位引擎的计算操作， 往往具有复杂的计算过程，但适应性较强。

无线传感器网络中的节点定位是指传感器节点根据网络中少数已知节点的位置信息，通过一定的定位技术确定网络中其他节点的位置信息的过程。

在无线传感器网络中节点通常可以分为信标节点（beacon node or anchor node）和未知节点（unknown node），其中信标节点也称为锚节点或者参考点，未知节点也称为普通节点。信标节点是位置信息已知的节点，未知节点是未知信息未知的节点。信标节点一般所占比例很小，通常通过手工配置或者配备GPS接收器来获取自身的位置信息。 

测距方法：

1)接收信号强度指示（RSSI）：通过测量发送功率与接收功率，计算传播损耗。利用理论和经验模型，将传播损耗转化为发送器和接收器的距离。

2)到达时间（ToA）：通过测量传输时间来骨断两借点之间的距离，精度较好，但由于无线信号的传输速度快，时间测量上的很小误差就会导致很大的误差值，要求传感器节点有很强的计算能力。

3)到达时间差（TDoA）：基于TdoA的定位机制中，发射节点同时发射两种传播速度不同的无线信号，接收点根据两种信号到达的时间差以及这两种信号的传播速度计算两个节点之间的距离。

4)到达角（AoA）：通过特殊天线来估测其他节点发射的无线信号的到达角，硬件要求较高。