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无线传感器网络的节点定位机制
关于无线传感器网络的定位问题分为两类,一类是无线传感器网络对自身传感器节点的定位,另一类是无线传感器网络对外部目标的定位。本文主要讨论前者。
节点准确地进行自身定位是无线传感器网络应用的重要条件。由于节点工作区域或者是人类不适合进入的区域,或者是敌对区域,传感器节点有时甚至需要通过*行器抛撒于工作区域,因此节点的位置都是随机并且未知的。然而在许多应用中,节点所采集到的数据必须结合其在测量坐标系内的位置信息才有意义,否则,如果不知道数据所对应的地理位置,数据就失去意义。除此之外,无线传感器网络节点自身的定位还可以在外部目标的定位和追踪以及提高路由效率等方面发挥作用。因此,实现节点的自身定位对无线传感器网络有重要的意义。
获得节点位置的一个直接想法是利用**定位系统(GPS)来实现。但是,在无线传感器网络中使用GPS来获得所有节点的位置受到价格、体积、功耗以及可扩展性等因素限制,存在着一些困难。因此目前主要的研究工作是利用传感器网络中少量已知位置的节点来获得其他未知位置节点的位置信息。已知位置的节点称作锚节点,它们可能是被预先放置好的,或者采用GPS或其他方法得知自己的位置。未知位置的节点称作未知节点,它们需要被定位。锚节点根据自身位置建立本地坐标系,未知节点根据锚节点计算出自己在本地坐标系里的相对位置。
根据具体的定位机制,可以将现有的无线传感器网络自身定位方法分为两类:基于测距的(Range-based)方法和不基于测距的(Range-free)方法[6]。基于测距的定位机制需要测量未知节点与锚节点之间的距离或者角度信息,然后使用三边测量法、三角测量法或较大似然估计法计算未知节点的位置。而不基于测距的定位机制*距离或角度信息,或者不用直接测量这些信息,仅根据网络的连通性等信息实现节点的定位。