基于距离的分布式无线传感器网络定位算法摘要：针对水下无线传感器节点的定位问题进行研究，提出了一种可实现网络规模升级的分布式无信标节点的自定位算法。该定位算法无须额外的硬件支持，仅采用节点间的距离信息建立相对坐标系，确定各节点的相对位置。详细介绍了该算法的实现过程，通过仿真讨论了求精过程、通信半径等对定位误差的影响，并验证了该算法的合理性。为目标跟踪、地理路由、网络管理等系统功能提供了有力的技术支持。关键词：无线传感器网络；节点定位；基于距离；分布式：TP393.03文献标志码：A：1001-3695(2008)08-2528-04Range-basedanddistributednodelocalizationinwirelesssensornetworksLIUAi-ping，LIUZhong，LIANGYue，ZHOUWei(CollegeofElectronicsEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China)Abstract:Thispapersetouttoexplorenodelocalizationinunderwaterwirelesssensornetworksandproposedascalableanddistributedanchor-freealgorithmofnodelocalization.Thealgorithmhadnouseforadditionalhardwareandonlyadoptedthedistancesbetweenthenodestobuildarelativecoordinatesystemonwhichtocomputerelativepositionofallnodes.Itintroducedthealgorithmindetailanddiscussedtheinfluenceofrefinementprocessandcommunicationradiustotheprecision.Simulationresultsshowthattheproposedlocalizationofnodeisreasonable.Thealgorithmofnodelocalizationiscapableofsupportingthefurtherstepoftarget-tracking,geographyrouteandadministrationofnetworksefficientlyandprecisely.Keywords:wirelesssensornetwork；nodelocalization；range-based；distributed无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成多跳、自组织的网络系统。它可以通过临时组网的方式在恶劣环境中支持节点之间的数据、语音、图像和图形等业务的无线传输，应用范围可以覆盖工业、商业、医疗、家庭、办公环境、军事等各种场合[1]。尤其在未来战场上，无须固定的基础设施和分布式的网络配置使无线传感器网络在军事冲突中是可行的甚至是惟一可行的组网方式。无线传感器网络对于高技术武器装备、集中指挥、协同作战和提高作战机动性等具有非常重要的意义。美国商业界周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。无线传感器节点通常随机布放在不同的环境中执行各种监测、通信等任务，以自组织方式相互协调工作。例如，用飞机将传感器节点布放到指定的区域中。随机布放的传感器节点无法事先知道自身位置，因此传感器节点必须能够在布放后进行定位。传感器节点只有在自身正确定位后，才能确定传感器节点检测到的事件发生的具体位置。定位信息除可以报告事件发生的地点外，还可以用于：a）目标跟踪，实时监视目标的行动路线，预测目标的前进轨迹；b）协助路由，直接利用节点位置信息进行数据传递的地理路由协议，避免信息在整个网络中的扩散，并可以实现定向的信息查询；c）进行网络管理，利用传感器节点传回的位置信息构建网络拓扑图，并实时统计网络覆盖情况，对节点密度低的区域及时采取必要的措施[1,2]，等等。因此，在传感器网络中，节点的精确定位对各种应用有着重要的意义。由于传感器节点受到成本、能量和体积的限制，无线传感器网络的定位遇到了新的挑战。GPS是一种获得位置信息的方法，但是由于传感器节点的数量非常巨大，达到数千甚至数万，成本太高；另外，传感器节点是采用电池供电，其电能不仅十分有限，而且不能补充，不适宜每个节点都装备高能耗的GPS设备。在某些应用环境下，无法获取GPS信号，如封闭的室内环境，针对本文海底布放的节点也无法使用GPS系统，致使该方法会受到一定的使用限制[3]。目前已经提出很多种节点定位的方法，并且都有很大的发展。根据定位的过程中是否使用信标节点，把定位算法分为基于信标节点的定位算法和无信标节点的定位算法。基于信标节点的定位中，以信标节点作为参考点，而且要求信标节点均匀分布于...