无线传感网络中的定位算法研究文献综述
2020-04-15 09:35:45
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是物联网最重要的技术基础之一,是当前备受国际关注的、涉及多学科知识交叉、知识高度集成的热点研究领域。它涉及传感器技术、嵌入式技术、MEMS、无线通信以及现代网络技术等。无线传感器网络作为一门全新的技术,应用前景十分广泛,其潜在应用包括军事监测、抢险救灾、城市管理以及医疗卫生等。
传感器节点是无线传感器网络的基本组成单位。在无线传感器网络中,节点的位置信息在传感器网络的实际应用中至关重要。获得传感器节点的位置信息是实现诸如目标定位和追踪、森林防火检测、结构检测、区域环境参数监测、抢险救灾信息采集和传输等应用的基础。
现有的无线传感器网络节点定位算法没有一个通用的分类标准,从其测量技术、定位形式、定位效果、实现成本等方面考虑,可以将其大致分为4类。
1) 基于测距的定位算法和非测距的定位算法
基于测距的定位算法需要测得未知节点与相邻节点之间的距离信息,再利用测得的距离信息计算出未知节点的位置。其定位原理目前有基于RSSI(Received SignalStrength Indicator)的定位机制、基于TOA(Time Of Arrival)的定位机制、基于TDOA(TimeDifference Of Arrival)的定位机制和基于AOA(Allgle Of Arrival)的定位机制。非测距的定位算法主要是基于网络连通性等信息对未知节点的位置进行估计。典型的基于测距的算法有AHLos,不需要测距的算法有质心定位算法、凸规划定位算法、APS定位算法、Amorphous定位算法、APIT定位算法、SeRLoc定位算法和MDS-MAP定位算法等。
2) 基于锚节点定位和无锚节点辅助定位算法
基于锚节点定位是以锚节点作为参考点建立坐标系,所有节点位于绝对的坐标系统中。无锚节点辅助定位不建立以锚节点为参考点的绝对坐标系,而是各个节点以自身为参考点,将邻居节点纳入自己的坐标系统中,相邻的坐标系统依次合并转换,最后得到整体的相对坐标系统。
3)集中式计算定位和分布式计算定位
集中式计算定位是将需要的信息传送到某个中心节点(例如服务器)进行定位计算。分布式计算定位也称并发式算法,依赖节点间的信息交换。典型的集中式定位算法有凸规划算法、质心定位算法、MDS-MAP定位算法以及APIT定位算法等。典型的分布式定位算法有Bounding Boxl、DV-Hop、Robust Positionl等。
4) 紧密耦合定位和松散耦合定位