基于相位差測距的WSN節點測距數據濾波和定位算法的研究

陶偲，姚飛，劉守印（華中師范大學 湖北 武漢430079）

基于相位差測距的WSN節點測距數據濾波和定位算法的研究

陶偲，姚飛，劉守印
（華中師范大學 湖北 武漢430079）

在基于距離的無線傳感網絡定位系統中，測距精度對定位結果精度的影響非常大。文中研究了基于到達相位差（Phase of Arrive）測距技術的測距原理，對測距結果進行統計分析，并提出了針對到達相位差測距數據的濾波算法，有效提高了測距精度。文中在相位差測距和加權最小二乘法初始定位的基礎上，將無跡卡爾曼濾波算法（UKF）應用到節點定位中。通過具體實驗數據表明，基于相位差的UKF定位模型可以有效提高無線定位精度。

相位差（POA）測距；加權最小二乘法（WLSE）；無跡卡爾曼濾波（UKF）；節點定位

無線傳感網絡（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量傳感器節點組成的自組織網絡。WSN在軍事、環境、醫療和商用領域均有很高的應用價值[1]。其中具有節點定位能力的WSN具有更加廣闊的應用前景。

目前節點定位算法分為兩類：無需測距技術的定位算法和基于測距技術的定位算法。前者是通過網絡的聯通性得到節點的位置信息，如路由算法[2]和簇技術[3]。后者通過測量移動節點和錨節點之間的距離估算出移動節點的位置信息。文中的定位算法是基于測距技術。目前運用最廣泛的測距技術有RSSI，TOA，和AOA。這3種測距技術各有利弊，基于RSSI的測距技術功耗低、成本低、實用性高，但是受環境影響大；TOA需要節點間精確的時間同步；AOA需要高精度的天線陣列。因此文獻[4]中提出了一種新穎的測距技術——基于到達相位差 （Phase of Arrival，POA）的測距技術，其測距精度能夠達到亞米級。……