一種基于移動錨節(jié)點的靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法構(gòu)建和分析

摘 要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在深入的發(fā)展，靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要是通過引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中具有數(shù)據(jù)采集能力、信息處理能力以及無線通信的能力的傳感器節(jié)點進(jìn)行相互交換信息，并且協(xié)調(diào)控制有機(jī)相結(jié)合。該技術(shù)的已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于生活中的各個領(lǐng)域中，在移動錨節(jié)點的使用中，改變了靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展中遇到了環(huán)境惡劣、不可到達(dá)區(qū)域最終實現(xiàn)了監(jiān)測和跟蹤的任務(wù)，有效的控制了節(jié)點位置的具體信息。

關(guān)鍵詞：移動錨節(jié)點；靜態(tài)無線傳感器；網(wǎng)絡(luò)定位；算法構(gòu)建

在靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的使用中，將信息進(jìn)行交換，有效的控制了有機(jī)體的結(jié)合，最終實現(xiàn)了物與物的互聯(lián)，將感知深入到大范圍中進(jìn)行研究，有效的提高了人類認(rèn)識世界以及觀察世界的能力。本文利用了移動錨點算法的特點，并且根據(jù)具體的定位機(jī)制，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身定位分為：基于測量技術(shù)的方法和不基于測量技術(shù)的方法，在基于測量技術(shù)定位中，主要是將測量節(jié)點之間的距離或者是角度，來提高定位的精度，來為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供了更高的定位精度和定位覆蓋率，最大限度的減小了組網(wǎng)的成本。

1 基于移動錨節(jié)點的靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位

1.1 靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的基本原理

靜態(tài)錨點主要是通過人工部署或者是配置GPS定位設(shè)備等來部署完成并且獲得自身的精確位置信息，在使用的過程中由于自身在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中占用的比例比較小，但是其部署的目的是為了協(xié)助未知節(jié)點進(jìn)行具體的定位的。因此可以總結(jié)到移動錨節(jié)點就是具備移動能力并且配置自身定位設(shè)備的節(jié)點。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用中具體的分布在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的位置節(jié)點中，來提供可靠的輔助信息，并且按照一定的算法來計算自身的估計位置。

在無線傳感器定位系統(tǒng)中，節(jié)點的間距或者是角度的測量技術(shù)主要是由：RSSI、TOA、TDOA和AOA組成的。其中在測量技術(shù)中，RSSI主要是在已知了發(fā)射功率，在接收節(jié)點測量接收功率中，具體的計算傳播損耗，使用理論或者是經(jīng)驗信號傳播模型來將傳播損耗轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)木嚯x；TOA是指通過測量信號傳播時間來測量具體的網(wǎng)絡(luò)距離；TDOA被廣泛的應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位方案中，一般是在節(jié)點上安裝兩種信號收發(fā)器。AOA是一種估算鄰居節(jié)點相對自身防偽信息的技術(shù)，但是最終總結(jié)到：RSSI和TDOA是移動錨節(jié)點在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中最常用的技術(shù)。在移動錨節(jié)點中定位的計算主要采用的是三邊測量法、極大似然估計法以及三角測量法來計算未知節(jié)點的位置。

1.2 靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法分類

靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的算法主要有：（1）基于測距的定位和無需測距的定位。基于測距的定位算法通常采用的是RSSI、TOA、TDOA、和AOA測量技術(shù)，在測量技術(shù)的應(yīng)用中，需要將傳感器節(jié)點上額外的配備測距的裝置，這樣就能夠增加節(jié)點的成本和功耗以及計算量和通信量，避免了在測量中的誤差影響。但是無需測距定位，在使用中能夠減小節(jié)點的尺寸，滿足了功耗和成本的限制。（2）集中式計算的定位于分布式計算定位，其中集中式計算的定位是指計算中心收集所有的定位信息，然后將集中的信息計算完成所有的節(jié)點定位方式，在使用中能夠進(jìn)行大量的計算以及存儲，并且可以獲得相對精確的節(jié)點位置估算。（3）靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的定位和移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的定位，其主要應(yīng)用的是錨節(jié)點移動性來進(jìn)一步減少所需要的錨節(jié)點的數(shù)量，最終降低了硬件成本，增強(qiáng)了覆蓋面積，提高了定位精度。

2 移動錨節(jié)點在靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法中的分析

通過增加錨節(jié)點的數(shù)量以及密集的部署錨節(jié)點來提高整個網(wǎng)絡(luò)的定位，其中在移動錨節(jié)點的定位算法中主要是利用1個或者是多個錨節(jié)點來在整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中進(jìn)行全面的分布，并且按照規(guī)劃好的路徑進(jìn)行移動，在移動的過程中其周期性廣播標(biāo)數(shù)據(jù)包，以及信標(biāo)數(shù)據(jù)包中的發(fā)射該信標(biāo)的信標(biāo)點位置的信息就能詳細(xì)的確定，在移動錨節(jié)點中通信的傳感器節(jié)點可以接收到信標(biāo)數(shù)據(jù)包，在測量的同時根據(jù)節(jié)點間的連同信息或者是3個以上的測量距離來估計自身的位置。本文在結(jié)合使用RSSI、TOA和AOA測量技術(shù)估計節(jié)點位置的算法中，詳細(xì)的確定了靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的構(gòu)建。最終確定出未知節(jié)點通過信標(biāo)信號內(nèi)的時間戳計算傳輸時間差，然后將傳輸速度和傳輸時間差來計算未知節(jié)點和信標(biāo)點之間的距離，完成了整個過程的位置確定。另外在移動錨節(jié)點的路徑規(guī)劃中，主要是為了促進(jìn)移動軌跡能夠覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)中所有的未知節(jié)點，然后再未知節(jié)點進(jìn)行定位完成后提供良好的質(zhì)量保證信標(biāo)點。

3 總結(jié)

本文在分析了移動錨節(jié)點之后將靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法進(jìn)行了詳細(xì)的探究，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點以及移動錨節(jié)點的路徑的規(guī)劃問題，并且通過分析移動錨節(jié)點在靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的算法，為進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)點定位以及測量技術(shù)提供了有效的保障，提高了節(jié)點的定位精度，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了最小的網(wǎng)絡(luò)成本，在耗能最低中實現(xiàn)了最高的定位精度以及定位覆蓋率，延長了整個網(wǎng)絡(luò)的使用，提高了我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展趨勢。

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