摘要：在大規(guī)模復(fù)雜無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中往往采用多種節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)，在此結(jié)合現(xiàn)有無線傳感器定位技術(shù)的現(xiàn)狀，提出了一種混合定位技術(shù)以實(shí)現(xiàn)不同定位方法之間的互補(bǔ)。一方面利用RSSI定位彌補(bǔ)TDOA定位覆蓋范圍小的缺點(diǎn)；另一方面將測距信息引入到非測距定位DVHop算法中，用RSSI測距模型來提高DVHop算法中定位節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間有效距離的精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該混合定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了TDOA，RSSI以及DVHOP等定位技術(shù)的融合，有效地提高了復(fù)雜大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位精度。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；混合定位技術(shù)；TDOA；基于測距定位；基于非測距定位

中圖分類號(hào)：TN91934；TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004373X（2012）18006004

引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用過程中還存在一些挑戰(zhàn)性課題有待研究，提高節(jié)點(diǎn)定位效果就是其中之一。目前各種單一的定位技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和明確的適用范圍，不存在一種能滿足任何應(yīng)用需求的完美的定位技術(shù)[12]。在許多實(shí)際應(yīng)用中，定位系統(tǒng)各個(gè)區(qū)域?qū)Χㄎ痪取?shí)時(shí)性等指標(biāo)的具體要求往往也不同，這時(shí)采用單一定位技術(shù)很難滿足整體應(yīng)用需求。如在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)線上需要采用高精度高實(shí)時(shí)性的定位技術(shù)引導(dǎo)機(jī)械手臂或者其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成特定的生產(chǎn)裝配任務(wù)，這時(shí)往往需要定位系統(tǒng)提供厘米級(jí)甚至更高的定位精度；在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，一些AGV（AutomatedGuidedVehicle）導(dǎo)航執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求定位系統(tǒng)具備米級(jí)的定位精度和較高的定位效率；而在倉儲(chǔ)物流環(huán)節(jié)，物流管理系統(tǒng)只需要知道貨物存放的大致位置，此時(shí)定位系統(tǒng)提供大概的位置信息即可，誤差幾米左右都能滿足應(yīng)用需求。在復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用中，單一定位技術(shù)往往在性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)成本方面難以達(dá)到要求。

本文結(jié)合現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的現(xiàn)狀[36]，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合定位思想，通過多種定位技術(shù)的融合，以混合定位的方式克服單一定位方法的不足，取長補(bǔ)短，達(dá)到更好的定位性能。相關(guān)的仿真和實(shí)驗(yàn)表明，本文實(shí)現(xiàn)了TDOA、基于RSSI測距以及DVhop等定位技術(shù)的融合，有效地提高了復(fù)雜大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位精度，有利于推動(dòng)定位技術(shù)的實(shí)用化。

1現(xiàn)有定位系統(tǒng)的狀況

在大規(guī)模復(fù)雜無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中往往采用多種定位技術(shù)，由于不同定位技術(shù)在實(shí)現(xiàn)機(jī)制、適用范圍以及性能指標(biāo)上的差異，容易形成“定位孤島”現(xiàn)象。如圖1所示，在大部分區(qū)域采用非測距[7]的定位技術(shù)，如DVHop，DVDistance等算法，通過計(jì)算跳數(shù)來確定節(jié)點(diǎn)位置，定位精度不高，但節(jié)省成本，功耗低；在一些局部區(qū)域，可能采用TDOA定位，定位精度高，但由于需要在節(jié)點(diǎn)上增加測距器件，所以功耗和成本都會(huì)上升，也主要在一些定位要求高的局部區(qū)域使用，這些區(qū)域形成高精度的“定位孤島”，孤島內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位；還有一些區(qū)域?qū)Χㄎ痪纫灿休^高要求，但由于考慮到成本和功耗等因素，采用RSSI測距的方式定位，這些區(qū)域形成精度稍低的二級(jí)“定位孤島”。這樣組合的方式雖然能實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位，但網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的定位精度還有待于提高。本文就是基于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)定位狀況的前提下，利用定位精度較高的節(jié)點(diǎn)來提升定位精度較低的節(jié)點(diǎn)的定位精度，實(shí)現(xiàn)定位孤島的擴(kuò)展和大范圍網(wǎng)絡(luò)定位精度的提高。