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基于改进型粒子群优化的节点自定位算法

2012-11-29刘志坤刘忠唐小明

中南大学学报(自然科学版) 2012年4期

刘志坤,刘忠,唐小明

(1.海军工程大学 电子工程学院,湖北 武汉,430033;2.海军航空工程学院 信息融合技术研究所,山东 烟台,264001)

节点自定位技术是无线传感器网络的关键技术之一,这是因为在无线传感器网络的应用中,各个传感器所获取的数据必须与位置信息相结合,只有在确定节点位置信息后,才能进一步指导节点的行为,灵活地调整路由,节约能耗,提高网络的性能。虽然通过搭载 GPS(全球定位系统)是获取节点地理位置信息最便捷的途径,但是对于一个节点众多的无线传感器网络而言,如果给每个节点都配备GPS将造成惊人的成本,显然是不现实的。此外,GPS的使用会受限于遮挡条件,在很多环境下无法使用(例如水下),因此必

须寻求其他的解决途径。根据定位机制的不同,目前的节点自定位方法可分为 2类[1−2]:基于距离(Range-based)的方法和距离无关(Range-free)的方法。相对于距离无关的方法,基于距离的方法能够获得更高的定位精度。这类算法通过接收信号强度(RSSI)[3]、不同信号的到达时间差(TDOA)[4]、到达角度(AOA)[5]或是到达时间(TOA)[6]等方法测得节点间距离,根据距离信息进行定位。常用的方法有:三边定位法、改进bounding box法、三角定位法和最小二乘估计法等。然而,这几种方法受测距误差的影响较大,最小二乘估计法虽然一定程度上降低了这种影响,但是定位精度高。而在实际环境中,受外在条件的影响,测距误差非但难以避免,有时甚至较大。这种情况下,以上的几种方法就显得无能为力。……

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