一种无线传感器网络分步求精节点定位算法

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一种无线传感器网络节点精确定位的方法

一种无线传感器网络节点精确定位的方法作者：佟林柴宝杰马宝英来源：《湖北农业科学》2013年第12期摘要：在无线传感器网络应用中，传感器节点经常被布设在大面积的农田环境里，由于网络规模大、节点数目多、节点能量有限等特点，如何对节点进行准确定位是最为重要的事情。

为了延长节点的存活时间，就需要在节点通信过程中尽可能提高定位的精度。

为此提出了一种利用距离和角度相结合的定位方法来解决这类问题。

分析结果表明，采用该方案节省了节点能量，延长了网络的生存时间。

关键词：无线传感器网络；定位；距离；角度中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）12-2923-03A Method for Accurate Location of Nodes in Wireless Sensor NetworkTONG Lin1，CHAI Bao-jie1，MA Bao-ying2（1. Engineering Institute， Mudanjiang Normal University， Mudanjiang 157011，Heilongjiang， China；2. College of Health and Management， Mudanjiang Medical University， Mudanjiang 157011， Heilongjiang， China）Abstract： In the wireless sensor network， sensor nodes are often located in large area farmland environment， due to the large network size， numerous nodes and limited node energy，locating accurate position of the nodes was very important. In order to extend the survival time of node， the locating should be as accuracy as possible in the communication process. A locating method combing distance and angle position was proposed， and it was proved that this method could save node energy while extend the network lifetime.Key words： wireless sensor networks； position； distance； angle无线传感器网络在农业领域有广泛的应用，但在应用上需要解决的关键问题之一就是网络中传感器节点的精确定位，该问题现在已经成为领域内的一个研究热点。

无线传感器网络中的节点定位与路由算法

无线传感器网络中的节点定位与路由算法随着无线传感器网络技术的发展，越来越多的应用领域开始采用无线传感器网络来收集和传输环境数据。

在无线传感器网络中，节点的定位和路由算法是至关重要的组成部分。

本文将探讨无线传感器网络中节点定位与路由算法的相关概念、方法和应用。

一、节点定位算法在无线传感器网络中，节点定位是指确定节点在物理空间中的位置。

节点定位算法通常可以分为三类：自助定位法、协助定位法和基于距离的定位法。

1. 自助定位法自助定位法是指无需外部参考节点或基站的定位方法，节点通过自身的测量和信息处理确定自己的位置。

自助定位法包括信号强度定位法、角度测量定位法和时间测量定位法等。

信号强度定位法基于信号强度衰减模型来推测节点间的距离，并利用多边定位法或三边定位法来定位节点位置。

角度测量定位法则利用节点间的角度信息来计算节点位置。

时间测量定位法通过节点间的信号传播时间差来计算节点位置。

2. 协助定位法协助定位法是指通过与其他已知位置的节点进行通信来确定节点位置的方法。

协助定位法包括基于距离的协助定位法和基于角度的协助定位法。

基于距离的协助定位法是通过测量节点与已知位置节点间的距离来确定自身位置，常用的方法包括RSSI定位法和TOA定位法等。

基于角度的协助定位法则是通过测量角度信息来确定节点位置。

3. 基于距离的定位法基于距离的定位法是指通过测量节点间的距离来确定节点位置。

基于距离的定位法包括多边定位法、三边定位法和加权最小二乘法等。

多边定位法是指通过与多个已知位置节点进行通信，测量多个距离值来定位节点。

三边定位法则是通过与三个已知位置节点进行通信，测量三个距离值来定位节点。

加权最小二乘法则是通过最小化节点到多个已知位置节点距离的加权误差来确定节点位置。

二、路由算法在无线传感器网络中，节点之间的通信依赖于有效的路由算法。

路由算法应该考虑到网络拓扑结构、能量消耗、传输效率和网络的自组织特性。

1. 最短路径算法最短路径算法是指通过计算节点间的距离来确定数据传输的最短路径。

无线传感器网络中节点定位算法的使用教程

无线传感器网络中节点定位算法的使用教程无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）是由许多分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络系统。

节点的定位是WSNs中的一个重要问题，准确的节点定位可以帮助我们更好地理解和控制环境。

本文将为您介绍几种常见的无线传感器网络节点定位算法，并提供相应的使用教程。

一、距离测量节点定位算法距离测量是节点定位的一种常见方法，通过测量节点之间的距离来确定节点的位置。

常用的距离测量节点定位算法包括三角定位法和多边形定位法。

1. 三角定位法三角定位法基于三角形的边长和角度来计算节点的位置。

首先，选择三个已知位置的节点作为参考节点，测量参考节点间的距离和角度。

然后，通过计算未知节点相对于参考节点的距离和角度，使用三角学原理计算未知节点的位置。

使用教程：在使用三角定位法时，需要提前部署一些已知位置的节点作为参考节点。

首先，通过测量参考节点间的距离和角度，计算出它们的位置信息。

然后，在需要定位的节点周围布置足够多的参考节点，测量它们与参考节点之间的距离和角度。

最后，通过三角定位算法计算出目标节点的位置。

2. 多边形定位法多边形定位法利用几何多边形的边长和角度来计算节点的位置。

首先，选择若干个已知位置的节点作为多边形的顶点。

然后，测量各个顶点之间的距离和角度，并计算出多边形的边长和角度。

最后，通过多边形定位算法计算出未知节点相对于多边形的位置，从而确定未知节点的位置。

使用教程：使用多边形定位法时，首先选择若干个已知位置的节点作为多边形的顶点。

然后，测量各个顶点之间的距离和角度，计算出多边形的边长和角度。

最后，在需要定位的节点周围布置足够多的参考节点，测量它们与多边形顶点之间的距离和角度。

通过多边形定位算法，计算出目标节点相对于多边形的位置，最终确定目标节点的位置。

二、信号强度测量节点定位算法信号强度测量是利用节点之间的信号强度来进行定位的方法，常用的信号强度测量节点定位算法有收集定位法和概率定位法。

一种无线传感器网络节点精确定位的方法

第12期收稿日期:2012-08-09基金项目:黑龙江省教育厅科研项目(12513094)作者简介:佟林(1971-),男,辽宁沈阳人,副教授,硕士,主要从事无线传感器网络软件工程方面的研究,(电话)138********(电子信箱)tlcup@。

无线传感器网络在农业领域有广泛的应用,但在应用上需要解决的关键问题之一就是网络中传感器节点的精确定位,该问题现在已经成为领域内的一个研究热点。

为此,国外启动了许多关于WSN (Wireless sensor network)的研究计划,如Pico-Ra⁃dio [1]、WINS [2]、Smart dust [3]、μAMPS [4]等。

从AT&T 公司开发出室内定位系统Activebadge 至今,已经有许多算法能够解决WSN 自身的定位问题。

但每一种算法都是针对不同的具体应用,它们在路由协议、设备需求、能量供给以及适合的应用场合等许多方面存在着很大的不同。

传感器通常采用电池供电,节点的能量是受限的,在设计路由协议时,保证节点高效使用能量来发送和接收数据是一个重要的设计原则,以便尽可能地延长整个传感器网络的生命周期[5]。

现有的定位方法基本上包含两个步骤:①到未知节点距离的测量;②通过距离计算未知节点的坐标[6]。

此次研究将对传统的测距算法进行改进,并利用三角的方法获取未知节点相对精确的定位,即将WSN 中需要定位的节点称为未知节点,将用于监控和定位的场所称为监测站,邻近节点是指在一个节点的通信半径内可以直接通信的节点。

1无线传感器网络中的测距技术在无线传感器网络中主要的测距技术和算法有RSSI (Received signal strength indicator)、TOA (Time of arrival)技术以及DV-hop、DV-distance 算法等。

RSSI 技术的主要思想是未知节点的发射功率为已知,在监测站测量接收功率,计算功率损耗,再根据相关理论将损耗转化为距离。

无线传感网络中的节点定位算法与定位精度研究

无线传感网络中的节点定位算法与定位精度研究无线传感网络是由大量分布在空间中的节点组成的，这些节点可以自组织地协作工作，共同完成某种任务。

节点定位是无线传感网络中的重要问题之一，可以帮助网络管理员监测和管理网络的运行状态，提高网络的可靠性和性能。

本文将探讨无线传感网络中的节点定位算法及其定位精度研究。

首先，无线传感网络中的节点定位算法可以分为两类：无源节点定位算法和有源节点定位算法。

无源节点定位算法通过节点之间的通信方式来实现节点的定位，而有源节点定位算法则通过节点主动发送信号或使用天线进行定位。

无源节点定位算法中最常用的是基于距离测量的定位方法，该方法利用节点之间的信号传输延迟或强度来计算节点的相对位置。

其中，最经典的算法是多边形定位算法（Polygon Localization Algorithm）和加权三角测量算法（Weighted Triangulation Algorithm）。

多边形定位算法通过节点之间的跳数和角度来计算节点的位置，而加权三角测量算法则根据节点之间的信号强度进行定位。

这些算法可以通过节点之间的协作来提高定位精度。

有源节点定位算法则更为灵活，因为可以通过主动发送信号来实现定位。

其中最常用的是信号强度定位算法和时间差定位算法。

信号强度定位算法通过节点发送的信号强度与接收节点收到信号的强度来计算距离，并通过多个节点的距离来进行定位。

时间差定位算法则通过节点发送信号的时间与接收节点接收到信号的时间差来计算距离，并通过多个节点的距离来进行定位。

这些算法在定位复杂环境下具有较好的鲁棒性和精度。

定位精度是衡量无线传感网络定位算法性能的重要指标之一。

除了算法本身的准确性之外，定位精度还受到许多其他因素的影响，如节点的分布密度、节点的能量消耗等。

节点的分布密度越大，定位精度越高，因为可以通过更多的邻居节点信息进行定位。

节点的能量消耗也会影响定位精度，因为能量消耗较大的节点可能无法参与到定位过程中，导致局部区域的定位精度降低。

无线传感器网络中的节点位置定位算法研究

无线传感器网络中的节点位置定位算法研究一、引言随着无线传感器网络技术的发展，如何准确地获取无线传感器节点的位置信息问题备受关注。

节点位置信息是无线传感器网络中的重要信息，可以为诸如室内定位、环境监测、智能交通等领域提供技术支持，解决现实问题。

本文将对无线传感器网络中节点位置定位算法进行研究，并对其进行分类和讨论。

二、定位算法分类无线传感器网络中的节点位置定位算法可以分为基于测量和基于计算两类。

1、基于测量的定位算法基于测量的定位算法主要是通过节点间的距离、方向、位置等物理量来实现位置定位。

主要算法有：（1）迭代最小二乘法（Iterative Least Squares Algorithm，简称ILS）：这种算法可以用于距离测量和超声波测距，通过连续迭代，最终得到节点的位置信息。

（2）三角定位法（Trilateration）：该算法通过测量节点与基准节点的距离来计算其位置信息。

在三个或以上基准节点的帮助下，可以计算节点的坐标。

（3）指纹定位法（Fingerprint）：该算法通过事先采集目标区域内的信号强度数据，生成指纹数据库。

当需要定位时，可以根据当前节点的信号强度与指纹数据库中已知的数据比对，从而得到节点的位置信息。

2、基于计算的定位算法基于计算的定位算法主要是通过计算传感器节点之间的拓扑关系来获取节点的位置信息。

主要算法有：（1）最小二乘定位法（Least Squares Location，简称LS）：该算法通过利用节点之间的拓扑关系计算节点位置。

在拓扑关系可靠时，该算法可以实现较高的精度。

（2）卡尔曼滤波法（Kalman Filter）：该算法通过预测、更新节点的位置信息，在一定程度上避免了基于测量算法中的不稳定性和误差累积问题。

三、节点定位算法应用案例无线传感器网络中的节点定位算法广泛应用于各个领域。

以下为其应用案例：1、智能交通领域基于节点位置定位的智能交通系统可以实现车辆位置监测、智能导航、交通事故预测等功能。

无线传感器网络中的节点定位算法

ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・信息技术
无线传感器网络中的节点定位算法
陈凤娟
（辽宁对外经贸学院
辽宁大连１１６０５２）
【摘
要】无线传感器网络是由部署在监视区域的大量微型的具有无线通信及计算能力的传感器节点，以无线多跳
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｂｏｕｔｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｗｉｅｌｒｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｗｏｔｒｋ．Ｔｈｅｎｉｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｈｏｗｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｎｅｗｏｔｒｋａｎｄｅｘｔｅｎｄｔｈｅｎｅｗｏｔｒｋｌｉｆｅ．
ＣｈｅｎＦｅｎｇ－ｊｕａｎ
ｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＢｕｓｉｎｅｓｓａｎｄＥｃｏｎｏｍｉｃｓＬｉａｏｎｉｎｇＤａｌｉａｎ７１６０５２）
无线传感器网络中的节点根据功能的不同，可以分
位的研究能使无线传感器网络的应用更广泛．而高效的定位算法能提高无线传感器网络的其他研究领域的效率。本文首先分析了无线传感器网络的基本概念和结

无线传感器网络中的节点定位算法研究与优化

无线传感器网络中的节点定位算法研究与优化随着无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）的快速发展，节点定位问题成为该领域研究的关键议题之一。

节点定位算法的准确性和高效性对于无线传感器网络的可靠运行和应用场景的延伸具有重要意义。

本文旨在研究和优化无线传感器网络中的节点定位算法，提供一种高效准确的节点定位方案。

首先，本文介绍无线传感器网络中节点定位问题的背景和重要性。

无线传感器网络是由大量分布式传感器节点组成的网络，这些节点能够通过无线通信收集环境信息，并将数据传输到指定的目标节点。

节点的准确定位是保证网络正常运行和实现各种应用场景的基础。

准确的节点定位有助于提高网络覆盖范围、减少能量消耗和延长网络寿命，并且为诸如环境监测、智能交通、无线通信等领域的应用提供具体支持。

其次，本文对目前无线传感器网络中常用的节点定位算法进行综述。

常见的节点定位算法包括基于时间差测量（Time of Arrival, ToA）、基于信号强度测量（Received Signal Strength Indicator, RSSI）、基于角度测量（Angle of Arrival, AoA）等。

针对每种算法，本文分析其原理、优势和不足之处，评估其在不同应用场景下的适用性。

通过综合比较，为后续的优化算法研究提供参考。

然后，本文提出一种基于多传感器融合的节点定位算法。

传感器数据的融合可以通过多种方式实现，如加权平均、卡尔曼滤波、粒子滤波等。

本文聚焦于粒子滤波算法，该算法利用大量随机采样的粒子来对节点位置进行估计和跟踪。

通过不断迭代，粒子滤波算法可以逐渐收敛于目标节点的精确位置。

本文还探讨了如何选择合适的粒子数目、权重分配和采样策略，以提高算法的准确性和实时性。

最后，本文针对所提出的算法进行优化设计。

传统的节点定位算法往往存在能耗高、定位延迟长等问题，在某些应用场景下无法满足实际需求。

本文通过优化算法设计来解决这些问题。

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ｄｎｏｉＢｘ定位算法定位精度过于依赖于锚节点密度的问题，出一种锚节点数量适中的无线传感器网络分步求精定位算法ｇ提（ＲＢ０该算法利用锚节点位置信息，ＳＢ）结合多边测距定位方法分步求精，并可有效识别出网络中的孤节点，消除其对定位过程的影响。算法原理简单，便于实现，真实验表明，ＲＢ可利用适量的锚节点达到较高的定位精度，法开销适中。仿ＳＢ算关键词：无线传感器网络；定位；多边测距；分步求精
中图法分类号：Ｐ９．５Ｔ３３０文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：１．９５０９
Ｓｅｗｉｅｒｆｎｍｅｔｌｃｌｚｔｏｌｏｉｈｏｒｌｓｅｏｔｒｔｐｓｅｉｅｎｏａｉａｉｎａｇｒｔｍｆｒｗｉｅｅｓｓｎｓｒｎｅｗｏｋ
Ｆｂ０）ｅ．２（８
一
种无线传感器网络分步求精节点定位算法
许磊。为人石
重庆４０４００４）
（重庆大学自动化学院
摘
要：传感器网络由于资源受限，定位算法需要综合考虑算法开销、网络构建成本、定位精度等多方面因素。本文针对Ｂｕ — ｏｎ
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第２９卷
第２期
仪器
仪表学报
Ｖ０．９Ｎｏ２１２ ห้องสมุดไป่ตู้．
２００８年２月
ＣｈｎｓｏｒａｆＳｉｎｉｃＩｓｕｎｉｅｅＪｕｎｌｏｃｅｔｎｔｍｅｔｉｆｒ