无线传感器网络原理及应用第4章-定位技术.pdf

第4章 定位技术 第4章 定位技术 4.1 定位技术简介 4.2 基于距离的定位 4.3 与距离无关的定位算法 第4章 定位技术 　　　　　4.1 定位技术简介 4.1.1 定位技术的概念、常见算法和分类 　　1. 无线传感器网络定位技术概念 　　在传感器网络节点定位技术中，根据节点是否已知自身 的位置，把传感器节点分为信标节点(beacon node)和未知节 点(unknown node) 。信标节点在网络节点中所占的比例很小， 可以通过携带GPS定位设备等手段获得自身的精确位置。信 标节点是未知节点定位的参考点。除了信标节点以外，其他 传感器节点就是未知节点，它们通过信标节点的位置信息 第4章 定位技术 来确定自身位置。在如图4-1所示的传感网络中，M代表信 标节点，S代表未知节点。S节点通过与邻近M节点或已经得 到位置信息的S节点之间的通信，根据一定的定位算法计算 出自身的位置。 第4章 定位技术 图4-1 传感器网络中信标节点和未知节点 第4章 定位技术 　　2 ．节点位置计算的常见方法 　　传感器节点定位过程中，未知节点在获得对于邻近信标 节点的距离，或者获得邻近的信标节点与未知节点之间的相 对角度后，通常使用下列方法计算自己的位置。 第4章 定位技术 　　1) 三边测量定位法(trilateration) 　　三边测量定位法是一种常见的目标定位方法，其理论依 据是在二维空间中，当一个节点获得三个或者三个以上参考 节点的距离时，就可以确定该节点的坐标。三边测量技术建 立在几何学的基础上，它用多个点与 目标之间的距离来计算 目标的坐标位置。如图4-2所示，在二维空间中，最少需要 得到三个参考点的距离才能唯一地确定一点的坐标。假设 目 标节点的坐标为(x，y) ，三个信标节点A、B、C的坐标分别 为(x ，y ) 、(x ，y ) 、(x ，y ) ，以及它们到未知 目标节点的 1 1 2 2 3 3 距离分别为ρ 、ρ 、ρ ，则根据二维空间距离计算公式，可 1 2 3 以建立如下方程组： 第4章 定位技术 图4-2 三边测量定位法 第4章 定位技术  (x  x )2  (y  y )2  1 1 1 (4-1)  2 2  (x  x )  (y  y ) 2 2 2  2 2  (x  x )  (y  y )  3 3 3  由公式(4-1) 即可解出节点D的坐标(x，y) ： 1 x 2(x x ) 2(y y )  2 2 2 3 2 2    1 3 1 3 x x  y y        1 3 1 3 3 1  y 2(x x )