基于无线电干涉的无线传感器网络节点定位的研究

摘要

无线传感器网络是集成传感器、无线通信和嵌入式系统三方面技术于一体的新型网络技术，在军事、农业、工业、环境、医疗、家庭和其它的商用领域有着很高的应用价值和广阔的发展前景，是目前学术界研究的热点问题之一。而在这许多应用中，需要知道发出感知信息节点的具体位置，如火灾报警需要根据感知信息节点的位置判断起火地点等。因此，准确地进行节点定位是无线传感器网络应用的重要条件，是一个值得研究的关键问题。定位技术作为无线传感器网络的支撑技术，已经受到越来越多的关注，并且定位算法的理论研究已经取得了很多成果。
　　 本文阐述了无线传感器网络结构体系以及涉及到的关键技术，由此提出了传感器节点的定位问题的重要性。现有的定位算法分为两类，即基于测距技术的定位算法和无需测距的定位算法。基于测距技术的定位算法相对简单，定位精度较高，但是通信量比较大，耗能严重；而无需测距技术的定位算法定位精度较低。因此需要设计一种适合大规模网络并且精度和效率较高的无线传感器节点定位算法。本文详细介绍了无线电干涉测距的基本原理及其理论推导，分析了影响测距精度的主要因素，提出了应用微粒群优化算法进行节点定位，来解决无线传感器网络定位算法中的精度和效率问题。该算法能够解决连续空间多维函数的优化问题，满足了基于无线电干涉测距节点定位的需要。通过部署两种不同的网络，应用MATLAB软件进行仿真，结果证明，基于微粒群优化算法的无线电干涉测距定位技术与基于遗传算法和最小二乘算法的无线电干涉测距相比，具有实现简单，运行稳定，定位误差小的优点。另外，无线电干涉测距技术与TOA，TDOA，RSSI等基于测距的定位技术相比，具有测距精度高，传播距离远，所需硬件设备少的优点。