无线传感器网络定位技术可靠性分析

唐迪李浩

摘要：无线传感器网络定位越来越多地应用到实际生活中，可靠性是一个重要的技术参数。比较了几种定位技术的可靠性，为无线传感器网络定位技术的可靠性计算提供了一种分析方法。

关键词：无线传感器网络；定位技术；技术可靠性

DOIDOI：10.11907/rjdk.161511

中图分类号：TP301

文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）009002002

基金项目基金项目：周口师范学院教育教学改革研究项目（J2016053）

作者简介作者简介：唐迪（1986-），女，河南周口人，硕士，周口师范学院外国语学院助理实验师，研究方向为物联网、云计算、可靠性计算；李浩（1988-），男，河南周口人，硕士，周口师范学院网络工程学院教师，研究方向为物联网、云计算。

0引言

随着计算机、无线通信和微电子这3大技术的进步，无线传感器的发展和创新进入了一个全新高度，其造价、能耗、通信以及尺寸等多方面实现了突破，出现了具备无线通信、数据采集和处理等多种功能兼备的传感器节点，无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）应运而生。无线传感器网络通过传感器节点实时监测、采集部署区域内的信息数据，以多跳的方式传输到汇聚节点，并通过网关将数据送达管理节点交由用户配置和管理。无线传感器网络的特点有自组织、快速部署、动态性、鲁棒性、可靠性等，应用前景广阔。目前，无线传感器网络已经在多个领域成功应用，包括军事、环境监测和预报、工业生产监测、医疗护理及智能家居等。实际应用中，由于环境、成本等多种因素制约，为每个节点装载GPS模块是不现实的。一般是预先部署在已知位置，或者少量节点装载GPS获取自身坐标，既要满足定位需求，又要注意能耗。因此，如何平衡资源配置对无线传感器网络的定位问题非常重要。

1无线传感器网络定位算法

1.1无线传感器网络定位技术

传感器节点的位置信息是无线传感器网络数据采集和传输中不可缺少的部分，没有位置信息的监测数据无任何意义。比如火灾、有害气体泄漏等突发事件，无线传感器网络检测到了数据，但是没有获取事件发生的具体位置则后续工作无法进行。为了提供有效的位置信息，除预先在指定位置投放传感器节点外，随机部署的传感器节点必须在投放后快速确定位置。由于传感器节点存在资源受限、通信线路不稳定、易受环境干扰甚至节点失效等问题，定位机制必须满足自组织性、健壮性、能量高效、分布式计算等要求。

根据节点位置是否已知，可将传感器节点分为信标节点和未知节点。信标节点位置已知，未知节点以信标节点为参考，按照某种定位机制确定自身位置。在WSN节点定位过程中，通常使用三边测量法、三角测量法或极大似然估计法确定未知节点位置。

1.2无线传感器网络定位算法

根据定位过程是否需测量节点间的距离或角度，WSN定位可分为基于距离的定位和与距离无关的定位两种方式。

基于距离的定位机制通常采用测距、定位和修正等步骤，得出相邻节点间的距离或方位，确定未知节点的位置。根据测距和测角度方法的不同，基于距离的定位分为基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位、基于RSSI的定位等。基于距离的定位机制通常精度较高，而测量实际距离或角度需要特殊的硬件支持，因此节点的硬件以及能源消耗较大。

距离无关的定位方式无须测量实际距离和方位即可完成定位。目前提出的定位机制主要有质心算法、DV-Hop算法、Amorphous算法、APIT算法等。由于测量数据较少，节约了节点硬件资源，降低了成本，因此更适合大规模传感器网络的组建。距离无关的定位机制受环境因素影响较小，虽然定位误差有所增加，但其定位精度已经能够满足大多数实际应用要求。