無線傳感器網絡定位技術可靠性分析

唐迪李浩

摘要：無線傳感器網絡定位越來越多地應用到實際生活中，可靠性是一個重要的技術參數。比較了幾種定位技術的可靠性，為無線傳感器網絡定位技術的可靠性計算提供了一種分析方法。

關鍵詞：無線傳感器網絡；定位技術；技術可靠性

DOIDOI：10.11907/rjdk.161511

中圖分類號：TP301

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）009002002

基金項目基金項目：周口師范學院教育教學改革研究項目（J2016053）

作者簡介作者簡介：唐迪（1986-），女，河南周口人，碩士，周口師范學院外國語學院助理實驗師，研究方向為物聯網、云計算、可靠性計算；李浩（1988-），男，河南周口人，碩士，周口師范學院網絡工程學院教師，研究方向為物聯網、云計算。

0引言

隨著計算機、無線通信和微電子這3大技術的進步，無線傳感器的發展和創新進入了一個全新高度，其造價、能耗、通信以及尺寸等多方面實現了突破，出現了具備無線通信、數據采集和處理等多種功能兼備的傳感器節點，無線傳感器網絡（wireless sensor network，WSN）應運而生。無線傳感器網絡通過傳感器節點實時監測、采集部署區域內的信息數據，以多跳的方式傳輸到匯聚節點，并通過網關將數據送達管理節點交由用戶配置和管理。無線傳感器網絡的特點有自組織、快速部署、動態性、魯棒性、可靠性等，應用前景廣闊。目前，無線傳感器網絡已經在多個領域成功應用，包括軍事、環境監測和預報、工業生產監測、醫療護理及智能家居等。實際應用中，由于環境、成本等多種因素制約，為每個節點裝載GPS模塊是不現實的。一般是預先部署在已知位置，或者少量節點裝載GPS獲取自身坐標，既要滿足定位需求，又要注意能耗。因此，如何平衡資源配置對無線傳感器網絡的定位問題非常重要。

1無線傳感器網絡定位算法

1.1無線傳感器網絡定位技術

傳感器節點的位置信息是無線傳感器網絡數據采集和傳輸中不可缺少的部分，沒有位置信息的監測數據無任何意義。比如火災、有害氣體泄漏等突發事件，無線傳感器網絡檢測到了數據，但是沒有獲取事件發生的具體位置則后續工作無法進行。為了提供有效的位置信息，除預先在指定位置投放傳感器節點外，隨機部署的傳感器節點必須在投放后快速確定位置。由于傳感器節點存在資源受限、通信線路不穩定、易受環境干擾甚至節點失效等問題，定位機制必須滿足自組織性、健壯性、能量高效、分布式計算等要求。

根據節點位置是否已知，可將傳感器節點分為信標節點和未知節點。信標節點位置已知，未知節點以信標節點為參考，按照某種定位機制確定自身位置。在WSN節點定位過程中，通常使用三邊測量法、三角測量法或極大似然估計法確定未知節點位置。

1.2無線傳感器網絡定位算法

根據定位過程是否需測量節點間的距離或角度，WSN定位可分為基于距離的定位和與距離無關的定位兩種方式。

基于距離的定位機制通常采用測距、定位和修正等步驟，得出相鄰節點間的距離或方位，確定未知節點的位置。根據測距和測角度方法的不同，基于距離的定位分為基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位、基于RSSI的定位等。基于距離的定位機制通常精度較高，而測量實際距離或角度需要特殊的硬件支持，因此節點的硬件以及能源消耗較大。

距離無關的定位方式無須測量實際距離和方位即可完成定位。目前提出的定位機制主要有質心算法、DV-Hop算法、Amorphous算法、APIT算法等。由于測量數據較少，節約了節點硬件資源，降低了成本，因此更適合大規模傳感器網絡的組建。距離無關的定位機制受環境因素影響較小，雖然定位誤差有所增加，但其定位精度已經能夠滿足大多數實際應用要求。