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无线定位算法综述

一无线传感网络与节点定位

无线传感网络中的关键技术

无线传感器网络作为当今信息领域新的究热点，涉及多学科交叉的研究领域，涉及到非常多的关键技，主要包括：拓扑控制；网络协议；网络安全；时间同步；定位技术；数据融合；嵌入式操作系统；无线通信技术；跨层设计和应用层设计。

无线传感器网络节点定位机制

无线传感器网络节点定位问题可表述为：依靠有限的位置己知节点即信标节点(锚节点)，确定布设区中其它未知节点的位置，在传感器节点间建立起一定的空间关系的过程。无线定位机制一般由以下三个步骤组成：

第一步，对无线电信号的一个或几个电参量(振幅、频率、相位、传播时间)进行测量，根据电波的传播特性把测量的电参量转换为距离、距离差及到达角度等，用来表示位置关系；

第二步，运用各种算法或技术来实现位置估计；

第三步，对估计值进行优化。

节点间距离或角度的测量

在无线传感器网络中，节点间距离或角度的测量技术常用的有RSSI、TOA、TDOA和AOA等。

计算节点位置的基本方法

三边测量法

三角测量法；

极大似然估计法。

无线传感器网络定位算法的性能评价

几个常用的评价标准：定位精度；规模；锚节点密度；节点密度；覆盖率；容错性和自适应性；功耗；代价。

在DV-coordinate算法中，建立局部坐标系统(以自身位置作为原点)。随后，相邻节点交换信息，从邻居那里接收锚节点的信息并将其转化为自身坐标系统中的坐标后，可使用以下两种方法定位自身:

(1)在自身坐标系统中计算出距离，并使用这些距离进行三边测量定位;

(2)将自身坐标系统转换为全局坐标系统。这两种方法具有相同的性能。

DV-Bearing和DV-Radial算法提出了以逐跳方式跨越两跳甚至三跳来计算与锚节点的相对角度，最后使用三角测量定位的方法。

SPA(self-positioningalgorithm)相对定位算法

它选择网络中密度最大处的一组节点作为建立网络全局坐标系统的参考点并在其中选择连通度最大的一个节点作为坐标系统的原点。首先根据节点间的测距结果在各个节点建立局部坐标系统，通过节点间的信息交换与协调，以参考点为基准通过坐标变换(旋转与平移)建立全局坐标系统。

Cooperativeranging和Two-Phasepositioning定位算法

它们都分为启始和循环求精两个阶段。启始阶段着重于获得节点位置的粗略估算。而在循环求精阶段，每一次循环开始时每个节点向其邻居节点广播它的位置估算，并根据从邻居节点接收的位置信息和节点间测距结果，重新执行三边测量。

MDS-MAP定位算法

MDS-MAP算法由3个步骤组成:

(1)首先从全局角度生成网络拓扑连通图，并为图中每条边赋予距离值。当节点具有测距能力时，该值就是测距结。当仅拥有连通性信息时，所有边赋值为1。然后使用最短路径算法，生成节点间距矩阵。

(2)对节点间距矩阵应用MDS技术，生成整个网络的2维或3维相对坐标系统。

(3)当拥有足够的锚节点时(2维最少3个,3维最少4个),将相对坐标系统转化为绝对坐标系统。