无线传感器网络差分修正定位算法的改进

来源：现代电子技术 作者：马聪聪，李志为，钟清华

0 引言

    无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)通过部署在目标区域的大量传感器节点，对目标进行监测。WSN实现了对目标的定位和追踪，实时地确定事件发生的位置，将改变人与客观世界的交互方式。监测事件发生的位置或获取信息节点的位置是WSN最基本的功能之一，所以节点定位成为WSN的关键支撑技术之一。

    当前，定位算法的研究已经成为一个重要的研究方向和热点问题。典型的定位算法可分为基于距离的(Range-based)定位算法和距离无关的(Range-free)定位算法。Range-based定位通过测量节点间点到点的距离或角度信息，使用三边测量法、三角测量法或最大似然估计法计算未知节点位置；Range-Free定位则无需距离和角度信息，仅根据网络连通性等信息即可实现，常用的有DV-Hop算法、APIT算法、质心算法等。距离无关的定位算法对节点的硬件结构要求较低，但是其定位精度不高，很难满足室内定位精度的要求。本文重点关注基于距离的定位算法，常用的测距技术有RSSI，TOA，TDOA和AOA等。其中由于RSSI测距借助的硬件设备少，而且许多无线通信模块都可以直接提供RSS值，因此，基于RSSI的测距方法被广泛应用。

    如何提高定位精度成为了一个比较实际的问题，文献提出了一种基于RSSI测距的差分修正定位算法，把距离目标节点最近的信标节点作为差分参考节点，对未知节点进行差分定位。该算法要想获得较好的定位精度，必须使未知节点附近有一个信标节点，这在信标节点密度不够大时往往不容易满足。本文提出了一种基于RSSI测距的多个差分修正参考点的方法，分别对未知节点进行差分修正。首先判断未知节点所在的最小区域，然后利用路径损耗模型计算未知节点与各信标节点的距离，利用区域内的各信标节点分别作为参考节点，进一步校正，得出未知节点的坐标。该算法更具有普遍的实用性，定位精度也得到很大提高。

1 算法模型

    在基于接收信号强度指示的RSSI定位中，已知发射节点的发射信号强度，接收节点根据接收到的信号强度，计算出传播损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离，再利用三边测量法算出它的位置。

1．1 无线电传播路径损耗模型分析

    无线电传播路径损耗对于RSSI定位算法的定位精度有很大影响。常用的传播路径损耗模型有：自由空间传播模型、对数距离路径损耗模型、哈它模型、对数-常态分布模型等。
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