段世红 姚 翠 徐 诚 何 杰

(北京科技大学计算机与通信工程学院 北京 100083) (材料领域知识工程北京市重点实验室(北京科技大学) 北京 100083) (duansh@ustb.edu.cn)

无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)由大量传感器节点组成，是一种全新的信息获取和处理技术，在现实生活中得到了越来越广泛的应用，如军事领域中实时监视战场状况、生态领域中环境监测和生物种群研究、工业领域中建筑物安全状况的检测等.其中的许多监测信息需要附带相应的位置信息，因此传感器网络中节点位置信息的获取至关重要.无线传感器网络最简单的定位方法是为每个节点装载全球定位系统(global positioning system, GPS)接收器[1]，用以确定节点位置.但是由于经济因素、节点能量制约以及GPS对部署环境有一定条件的限制，导致这种方案的可行性较差.目前采用最多的定位方法是基于测距的方法[1]，比较主流的3种测量方法：1)基于时间的方法，包括基于信号到达时间(time-of-arrival, TOA)的方法[2-3]和基于信号到达时间差(time-difference-of-arrival, TDOA)的方法[4-5]；2)基于到达信号角度(angle-of-arrival, AOA)的方法[6-7]；3)基于接收信号强度(received signal strength, RSS)的方法[8-9].超宽带(ultra-wideband, UWB)由于其准确的延迟分辨率，能够提供精确的TOA到达时间估计，因此在传感网定位系统中应用广泛[10-11].然而，UWB测距方法容易受到多径效应和节点间相对几何位置关系的影响.近年来，惯性导航作为一种辅助定位方法能够补偿UWB的多径效应和几何拓扑问题，嵌入传感器的惯性测量单元(inertial measurement units, IMU)如加速度计、陀螺仪、磁力计等能够提供一系列连续的惯性信息，从而提高定位……