基于無線傳感器網絡時鐘同步的定位算法研究

摘 要： 討論了在無線傳感器定位節點（文中稱為錨節點）位置已知條件下，基于信號到達時間差（TDOA）的時間同步算法。根據所有傳感器定位節點彼此之間周期性地廣播信號，測量信號到達時間（TOA）來估計時間頻率的偏移。當信源發送信號，由于傳感器鐘差造成的初始TDOA誤差可以通過一系列補償計算來減少誤差。在一個加性高斯白噪聲模型里，通過卡爾曼濾波提高鐘差和頻差的估計精度。在此基礎上改善標簽節點的定位精度。

關鍵詞： 無線傳感器網絡； 卡爾曼濾波； 定位； 到達時間差； 到達時間； 鐘差估計

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）07?0023?05

0 引 言

隨著無線電技術的發展，人們在利用信息上已經不再滿足于相互之間的通信和聯絡，對目標進行有效定位和跟蹤，獲取有用信息加以利用，成為人們更進一步的技術追求和現實需要。伴隨著物聯網的發展，無線傳感器網絡逐漸成為其概念應用的重要技術支撐。傳感器節點必須明確自身位置才能詳細說明“在什么位置或區域發生了特定事件”，實現對外部目標的定位和追蹤[1]，從而為人們獲知事態，做出相應決策提供依據。諸多新近的定位技術，較為準確的定位方法是基于傳感器定位節點的測距方法。這些方法通常使用TOA、TOF或者TDOA進行定位。在基于TOA/TDOA的無線傳感器網絡定位中，都會根據各自系統需要獲得相對準確的時間同步從而進行定位。

在諸多文獻中無線傳感器的時間同步方法有很多。其中引用較多的方法是參考廣播同步算法（Reference Broadcast Synchronization）[2]、傳感器時間同步協議（TPSN）[3]、泛洪時間同步協議（FTSP）[4]。……