无线传感器网络节点定位技术
无线传感网络中节点定位技术的使用方法与注意事项
无线传感网络中节点定位技术的使用方法与注意事项无线传感网络是一种由大量分布在空间中的节点组成的网络，节点之间通过无线通信进行信息交换。
在这样的网络中，节点的位置信息对于很多应用至关重要，比如环境监测、物联网、空中巡航等领域。
因此，无线传感网络中节点定位技术的使用方法与注意事项非常重要。
一、节点定位技术的使用方法1. GPS定位技术：全球定位系统（GPS）是应用最广泛的定位技术之一，在户外环境下具有较高的定位精度。
使用GPS定位技术，需要在节点上集成GPS接收器，接收并处理卫星发出的定位信号。
但是，GPS技术在室内环境中效果有限，且耗电量较大，不适合长时间使用。
2. 基于信号强度的定位技术：这种技术利用节点接收到的信号强度来确定位置。
当节点接收到多个信号源，并且每个信号源的距离已知时，可以通过测量信号强度来计算节点的位置。
这种技术不需要额外的硬件成本，但存在信号覆盖范围限制和信号干扰的问题。
3. 视频定位技术：利用节点上集成的摄像头，通过分析摄像头拍摄到的图像或视频来判断节点的位置。
这种技术在一些需要高精度定位的场景中表现较好，但对摄像头的摆放位置和环境光照条件有一定要求。
4. 距离测量技术：使用超声波、红外线等技术来测量节点与其他节点或定位参考点之间的距离，进而计算节点的位置。
这种技术的定位精度与节点之间的距离测量精度密切相关，而且需要额外的硬件支持。
二、节点定位技术的注意事项1. 精度与功耗的平衡：节点定位技术需要考虑定位精度和能耗之间的平衡。
对于一些应用而言，高精度的定位是必需的，但同时也会增加节点的能耗。
因此，在选择定位技术时需要综合考虑应用场景的需求，以及节点的电源供应和维护成本。
2. 环境适应性：不同的节点定位技术在不同的环境和应用场景下表现出不同的效果。
要根据具体的应用需求和工作环境来选择合适的定位技术。
例如，在室内环境中，GPS定位技术的效果可能较差，而基于信号强度的定位技术可能更适合。
无线传感器网络中节点定位算法的研究与应用
无线传感器网络中节点定位算法的研究与应用无线传感器网络是由许多具有自我组织、自我修复和自我协调能力的节点组成的一个无线网络系统，节点可以感知、控制和传递信息。
在无线传感器网络中，节点定位是一项非常重要的任务。
然而，由于节点通常被放置在难以到达的地区，无线传感器网络的节点定位变得特别困难。
为了解决这个问题，许多研究学者们开始深入探讨无线传感器网络的节点定位算法。
这些算法不仅在理论上进行了深入的研究，还不断地在实际应用中进行验证，促进了无线传感器网络中节点定位算法的进一步发展与完善。
一、无线传感器网络的节点定位算法1.1 距离法距离法是一种最简单的节点定位方法，它基于节点之间的距离来计算其位置。
节点的距离可以通过三角测量、信号强度和时间差测量等方式来获得。
然而，由于无线传感器网络中的节点位置不断变化，距离法在实际应用中存在着较大的误差。
1.2 多边形法多边形法是一种通过测量多个节点之间的距离并构建一个多边形来计算节点位置的方法。
这种方法需要至少三个节点，然后通过三角形定位法来计算节点位置。
虽然多边形法可以比距离法更准确地定位节点，但它也需要更多的计算工作。
1.3 拓扑法拓扑法是一种基于节点距离和位置关系的节点定位方法。
该方法可以通过节点之间的关系来计算节点位置，并且在拓扑法中节点之间的距离不需要精确。
然而，由于节点之间的关系可能会受到网络拓扑结构的影响，因此在实际应用中也存在着误差。
1.4 混合法混合法是一种将多种节点定位方法混合在一起来减少定位误差的方法。
这种方法可以结合距离法、多边形法和拓扑法等多种方法来计算节点位置。
虽然混合法可以减少节点定位误差，但它也需要更多的计算和存储资源。
二、无线传感器网络中节点定位算法的应用2.1 农业领域在农业领域中，无线传感器网络可以用来监测土壤湿度、土壤温度、气温、湿度等因素。
通过节点定位算法，可以精确地获得农田的空间信息，为农业生产提供更好的支持和保障。
2.2 环境监测在环境监测领域中，无线传感器网络可以用来监测大气污染、噪声水平、温度、湿度等气象和环境变量。
无线传感器网络原理及应用第4章定位技术ppt课件
(
x1
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x)2 x)2
( y1
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ρ12 ρ22
(xn x)2 ( yn y)2 ρn2
(4-3)
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
X(ATA)1ATb
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
第4章 定位技术
4.1.2 定位算法分类 在传感器网络中，根据定位过程中是否测量实际节点间
的距离，把定位算法分为基于距离的(range-based)定位算法 和与距离无关的(range-free)定位算法，前者需要测量相邻节 点间的绝对距离或方位，并利用节点间的实际距离来计算未 知节点的位置；后者无需测量节点间的绝对距离或方位，而 是利用节点间估计的距离计算节点位置。
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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
标为(x，y)。对于节点A、C和∠ADC，确定圆心为O1(xO1， yO1)、半径为r1的圆，，则
(xO1 x1)2 (yO1 y1)2 r1
(xO1 x2)2 (yO1 y2)2
r1
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x3)2
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无线传感器网络中的目标定位技术教程
无线传感器网络中的目标定位技术教程无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是一种由大量节点组成的网络，这些节点能够自主收集、处理和传输数据。
目标定位技术是WSN中的重要研究领域，它可以定位网络中的目标，为各种应用提供位置信息支持。
本文将介绍无线传感器网络中目标定位的常用技术。
一、基于测距的目标定位技术1. RSSI定位信号强度指示（Received Signal Strength Indicator, RSSI）定位技术是一种基于接收到的信号强度来估计目标位置的方法。
节点通过收集目标发送的信号强度信息，并根据信号传输的衰减模型计算目标与节点之间的距离。
然后利用距离信息进行目标定位。
这种方法简单直观，但受到信号传输过程中多径效应、干扰和衰减等因素的影响，定位精度有限。
2. TDOA定位时差到达（Time Difference of Arrival, TDOA）定位技术利用节点之间接收到目标信号的时延差异来计算目标位置。
节点之间需要进行协作，通过互相的时钟同步，准确测量目标信号到达节点的时间差。
根据测得的时间差和节点之间的距离关系，可以计算目标的位置。
TDOA定位技术不受信号强度衰减影响，具有较高的精度，但对节点之间的时钟同步要求较高。
二、基于角度的目标定位技术1. AOA定位角度到达（Angle of Arrival, AOA）定位技术利用节点之间接收到目标信号的入射角度来计算目标位置。
节点之间需要协作，使得至少三个节点同时接收到目标信号，并测量目标信号的入射角度。
通过比较节点之间的入射角度差异，可以计算目标位置。
AOA定位技术对节点之间的角度测量精度要求较高，但相对于基于测距的定位技术，它具有较好的抗干扰性能。
2. DOA定位方向到达（Direction of Arrival, DOA）定位技术也是利用节点之间接收到目标信号的入射角度来计算目标位置。
不同于AOA定位技术，DOA定位技术只需要单个节点接收到目标信号即可。
第五章(支撑技术-节点定位)2014
5.1 概述
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 基本概念 基本术语 应用领域 定位算法分类 定位算法特点及要求 性能评价
5.1.1 基本概念
定义：无线传感器网络的定位问题一般指对于一组未知位置坐标的网 络节点，依靠有限的位置已知的锚节点，通过测量未知节点至其余节 点的距离或跳数，或者通过估计节点可能处于的区域范围，结合节点 间交换的信息和锚节点的已知位置，来确定每个节点的位置。 • 节点定位技术是无线传感网络的主要支撑技术之一。 • 节点定位问题即根据少数已知位置的节点，按照某种定位机制确定自 身的位置。 • 只有在节点自身正确定位之后，才能确定传感器节点监测到的事件的 具体位置，这需要监测到该事件的多个传感器节点之间相互协作，并 利用他们自身的定位机制确定事件发生的位置。 • 可以说，没有位置信息的数据往往是毫无意义的。 • 在传感器网络中，传感器节点自身的正确定位是提供监测事件位置信 息的前提。
• 在现实应用中，无线传感器网络的定位技术可以应用在许多重要的领 域，几乎包括所有无线传感器技术能够应用到的领域，包括传统应用 有军事，监控，应急，环境，防空等领域，新兴应用将涉及家用，企 业管理，保健，交通等领域。
5.1.4 定位算法分类
近年来出现了多种定位算法，在特定条件下，某些算法在某些性能指 标上可能优于其它算法，而在其它方面可能处于劣势。在一定意义下 ，具有普遍性的公认为最优秀的定位算法目前尚未产生。 尽管无线传感器网络自身定位系统和算法的分类还没有一个统一的标 准，也不一定适用于每一种定位系统和算法，但下面这些分类方法能 在一定程度上刻画不同定位技术的特点。
5.1.6 性能评价
(5)容错性和自适应性。通常，定位系统和算法都需要比较理想的无线通 信环境和可靠的网络节点设备。但在真实应用场合中常会有诸如以下 的问题：外界环境中存在严重的多径传播、衰减、非视距(non-lineof-sight，简称NLOS)、通信盲点等问题；网络节点由于周围环境或 自身原因(如电池耗尽、物理损伤)而出现失效的问题；外界影响和节 点硬件精度限制造成节点间点到点的距离或角度测量误差增大的问题。 由于环境、能耗和其他原因，物理地维护或替换传感器节点或使用其 他高精度的测量手段常常是十分困难或不可行的。因此，定位系统和 算法的软、硬件必须具有很强的容错性和自适应性，能够通过自动调 整或重构纠正错误、适应环境、减小各种误差的影响，以提高定位精 度。 (6)功耗。功耗是对WSN的设计和实现影响最大的因素之一。由于传感器 节点电池能量有限，因此在保证定位精度的前提下，与功耗密切相关 的定位所需的计算量、通信开销、存储开销、时间复杂性是一组关键 性指标。
无线传感器网络中的分布式目标跟踪与定位技术
无线传感器网络中的分布式目标跟踪与定位技术无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点能够感知环境中的各种物理量，并将收集到的数据通过网络传输给基站或其他节点。
WSN在农业、环境监测、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
其中，分布式目标跟踪与定位技术是WSN中的一个重要研究方向。
目标跟踪与定位是WSN中的核心问题之一。
在许多应用场景中，需要对目标的位置进行实时监测和跟踪。
传统的目标跟踪与定位方法通常依赖于全局信息，要求节点之间进行频繁的通信，这不仅增加了能耗，还可能导致网络拥塞。
因此，研究人员提出了一系列分布式的目标跟踪与定位技术，以降低能耗并提高网络的可扩展性。
分布式目标跟踪与定位技术主要包括目标定位算法和目标跟踪算法。
目标定位算法用于确定目标的位置，而目标跟踪算法则用于跟踪目标的移动轨迹。
在WSN 中，节点通常通过测量目标到节点的距离或角度来实现目标定位。
常用的目标定位算法有多普勒测距算法、测角算法和基于信号强度的定位算法等。
这些算法可以根据不同的应用场景选择合适的方式来定位目标。
目标跟踪算法则是通过分析目标的运动特征来预测目标的下一个位置。
常见的目标跟踪算法有卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法等。
这些算法能够通过对目标的历史轨迹进行建模，从而实现对目标位置的预测和跟踪。
分布式目标跟踪与定位技术的关键问题之一是如何选择合适的节点进行目标跟踪和定位。
在WSN中，节点通常具有有限的计算和通信能力，因此需要选择一部分节点作为目标节点，负责目标跟踪和定位任务。
节点的选择可以通过节点自组织、节点自适应或节点协作等方式实现。
例如，可以通过节点之间的协作来实现目标跟踪和定位任务，即多个节点共同合作，通过相互通信和信息交换来提高目标定位和跟踪的准确性和可靠性。
此外，分布式目标跟踪与定位技术还需要考虑网络的能耗和通信开销。
无线传感器网络节点定位技术
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无线传感器网络的位置定位与跟踪
无线传感器网络的位置定位与跟踪无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络，这些节点能够通过无线通信相互连接并协同工作。
传感器网络的位置定位与跟踪是该领域的一个重要研究方向，它可以广泛应用于环境监测、智能交通、军事侦察等各个领域。
1. 引言无线传感器网络的位置定位与跟踪是指通过已部署的传感器节点获取目标节点的位置信息，并实时地追踪其运动轨迹。
由于传感器节点的资源受限以及网络环境的不确定性，传感器网络的定位与跟踪成为一个具有挑战性的问题。
本文将介绍一些常见的无线传感器网络定位与跟踪技术。
2. 基于距离测量的定位方法基于距离测量的定位方法是一种常见且有效的传感器网络定位技术。
该方法通过测量传感器节点之间的距离来推算目标节点的位置。
常见的距离测量方法包括基于信号强度的距离估计、时间差测量和角度测量等。
这些方法在定位精度和复杂度上存在差异，研究者们不断探索着如何提高定位精度和降低计算复杂度。
3. 基于信号强度的定位方法基于信号强度的定位方法是一种简单且易于实现的传感器网络定位技术。
该方法通过测量目标节点接收到的信号强度来推算其距离。
然而，由于信号在传输过程中会受到阻尼、衰减和多径效应的影响，使得基于信号强度的定位存在较大的误差。
为了克服这一问题，研究者们通常采用校准算法来提高定位精度。
4. 基于时间差测量的定位方法基于时间差测量的定位方法是一种通过测量目标节点接收到信号的到达时间差来推算其距离的传感器网络定位技术。
这种方法通常借助全球定位系统（Global Positioning System, GPS）以及同步算法来精确测量时间差。
然而，GPS在室内环境下信号弱化，导致精度下降；同时，同步算法的复杂度较高，使得该方法的应用受到限制。
5. 基于角度测量的定位方法基于角度测量的定位方法是一种通过测量目标节点和传感器节点之间的角度来推算其位置的传感器网络定位技术。
无线传感器网络中的节点定位与时钟同步技术
无线传感器网络中的节点定位与时钟同步技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由大量分布在特定区域内的无线节点组成的网络系统。
这些节点具有自主感知、信息处理和无线通信能力，能够实时感知环境信息并将其传输至中心节点或基站。
在WSN中，节点的定位和时钟同步是实现高性能和可靠性的关键技术。
节点定位技术是WSN中非常重要的一项技术，它可以提供节点的位置信息，从而实现对环境的精确监测和控制。
常用的节点定位技术可以分为基于信号强度的方法和基于几何方法两种。
基于信号强度的节点定位技术使用无线信号的传输强度来确定节点的位置。
这种方法利用信号在传输过程中的衰减和路径损耗进行位置估计。
常见的基于信号强度的节点定位方法有最小二乘法（Least Squares，LS）、加权最小二乘法（Weighted Least Squares，WLS）和贝叶斯推断等。
这些方法能够通过对信号强度进行测量和分析，实现对节点位置的估计和定位。
基于几何的节点定位技术则是利用节点之间的几何关系来确定位置。
这种方法通过节点之间的距离或角度信息，使用三角测量或多边测量等几何原理进行位置估计。
常用的基于几何的节点定位方法有距离测量法（Distance Measurement）和角度测量法（Angle Measurement）。
这些方法通常需要节点具备较高的计算和通信能力，但能够获得较高的定位精度。
除了节点定位，时钟同步技术也是WSN中的关键技术之一。
在WSN中，节点之间的时钟偏差会导致通信的时序问题，进而影响协同处理和信息传递。
因此，实现节点之间的时钟同步，对于保证数据的准确性和网络性能至关重要。
常见的节点时钟同步方法有全局时钟同步和局部时钟同步两种。
全局时钟同步是指通过协议或算法，实现网络中所有节点的时钟完全一致，例如网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）。
但是，由于WSN中节点具有资源受限和网络拓扑动态变化等特点，实现全局时钟同步存在一定的困难。
无线传感器网络节点定位技术
无线传感器网络节点定位技术定位即确定方位、确定某一事物在一定环境中的位置。
在无线传感器网络中的定位具有两层意义：其一是确定自己在系统中的位置；其二是系统确定其目标在系统中的位置。
在传感器网络的实际应用中，传感器节点的位置信息已经成为整个网络中必不可少的信息之一，很多应用场合一旦失去了节点的位置信息，整个网络就会变得毫无用处，因此传感器网络节点定位技术已经成了众多科学家研究的重要课题。
2.1基本概念描述在传感器网络中，为了实现定位的需要，随机播撒的节点主要有两种：信标节点（Beacon Node）和未知节点（Unknown Node）。
通常将已知自身位置的节点称为信标节点，信标节点可以通过携带GPS定位设备（或北斗卫星导航系统�zBeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System�{、或预置其位置）等手段获得自身的精确位置，而其它节点称之为未知节点，在无线传感器网络中信标节点只占很少的比例。
未知节点以信标节点作为参考点，通过信标节点的位置信息来确定自身位置。
传感器网路的节点构成如图2-1所示。
UBUUUUUBUUUBUUUUUUBUUUUUU图2-1 无线传感器网络中信标节点和未知节点Figure 2-1Beaconnodes and unknown nodes of wireless sensor network在图2-1中，整个传感器网络由4个信标节点和数量众多的未知节点组成。
信标节点用B来表示，它在整个网络中占较少的比例。
未知节点用U来表示，未知节点通过周围的信标节点或已实现自身定位的未知节点通过一定的算法来实现自身定位。
下面是无线传感器网络中一些常用术语：(1) 邻居节点（Neighbor Nodes）：无需经过其它节点能够直接与之进行通信的节点；(2) 跳数（Hop Count）：两个要实现通信的节点之间信息转发所需要的最小跳段总数；(3) 连通度（Connectivity）：一个节点拥有的邻居节点数目； (4) 跳段距离（Hop Distance）：两个节点间隔之间最小跳段距离的总和；(5) 接收信号传播时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)：信号传输过程中，同时发出的两种不同频率的信号到达同一目的地时由于不同的传输速度所造成的时间差；(6) 接收信号传播时间（Time of Arrival，TOA）：信号在两个不同节点之间传播所需要的时间；(7) 信号返回时间（Round-trip Time of Flight，RTOF）：信号从一个节点传到另一个节点后又返回来的时间；(8) 到达角度(Angle of Arrival，AOA)：节点自身轴线相对于其接收到的信号之间的角度；(9) 接收信号强度指示(Received Signa1 Strength Indicator，RSSI)：无线信号到达传感器节点后的强弱值。
无线节点定位技术
基于到达角度的定位技术
03
无线节点定位技术实现
无线节点定位技术需要使用特定的硬件设备，如无线网卡、GPS接收器等，这些设备负责接收和传输信号，以实现节点的定位。
硬件设备
硬件设备的性能对定位精度和稳定性有很大影响，高性能的硬件设备可以提供更准确的定位结果。
硬件性能
硬件设备的成本也是需要考虑的因素，尤其是在大规模部署时，低成本的设备有助于降低整个系统的成本。
无线节点定位技术
无线节点定位技术概述 无线节点定位技术原理 无线节点定位技术实现 无线节点定位技术面临的挑战与解决方案 无线节点定位技术的未来展望
contents
目 录
01
无线节点定位技术概述
无线节点定位技术是指通过无线信号传输特性，确定无线发射节点（如无线传感器节点、移动终端等）的位置信息的技术。
详细描述
基于到达时间差的定位技术利用无线信号到达不同接收节点的时间差信息，结合几何关系计算出发射节点的位置。该技术对硬件要求较低，且无需高精度时间同步，但定位精度受信号传播速度的影响。
基于到达时间差的定位技术
总结词
通过测量无线信号到达接收节点的方向，利用几何关系确定发射节点的位置。
详细描述
基于到达角度的定位技术通过测量无线信号到达接收节点的方向，结合几何关系计算出发射节点的位置。该技术定位精度较高，但要求精确测量信号到达角度，且易受环境因素影响。
针对定位精度问题，可以采用高精度定位算法、多频段定位技术等方法来提高定位精度。对于覆盖范围问题，可以采用定向天线、增强型传输技术等方法来扩大覆盖范围。同时，综合考虑各种因素，如节点密度、环境因素等，也可以有效地提高定位精度和覆盖范围。
总结词
详细描述
解决方案
无线传感器网络中的定位技术与算法优化
无线传感器网络中的定位技术与算法优化近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）在众多领域得到广泛的应用，如环境监测、智能交通、医疗保健等。
对于无线传感器网络而言，准确的定位技术和优化的定位算法是实现各种应用的关键。
一、无线传感器网络中的定位技术无线传感器网络中的定位技术主要分为基于测距和基于角度两种方法。
1.基于测距的定位技术：基于测距的定位技术利用传感器节点之间的距离信息来实现定位。
常见的测距技术包括全球定位系统（GPS）和无线信号强度指示（RSSI）等。
全球定位系统（GPS）是一种广泛应用于室外环境的定位技术。
它通过接收卫星发射的信号来确定接收器的位置。
然而，GPS在室内和复杂环境中的定位精度受限。
因此，基于测距的定位技术在室内环境的无线传感器网络中应用较少。
无线信号强度指示（RSSI）基于接收到的信号强度来估计节点之间的距离。
通过测量无线信号在传输过程中的衰减程度，可以计算出节点之间的距离。
然而，RSSI受到多径传播等环境因素的干扰，定位精度有限。
2.基于角度的定位技术：基于角度的定位技术通过测量节点之间的角度信息来实现定位。
常见的基于角度的定位技术包括方向导数（DOA）和相对角度测量（RAO）等。
方向导数（DOA）基于节点接收到的信号传播方向来估计节点的位置。
通过测量信号波前到达节点的方向，可以计算出节点的位置。
DOA定位技术准确度较高，但需要节点具备方向感知能力。
相对角度测量（RAO）利用节点之间相对角度的测量值来进行定位。
通过测量不同节点之间的夹角，可以计算出节点位置。
RAO技术相对DOA技术更容易实现，适用于无需高精度定位的应用场景。
二、无线传感器网络中的定位算法优化针对无线传感器网络中的定位问题，研究人员提出了各种定位算法以提高定位精度和效率。
以下为几种常见的定位算法。
1.迭代算法迭代算法通过多次迭代计算来逐步调整节点位置，以减小定位误差。
无线传感网络中的节点定位技术
无线传感网络中的节点定位技术一、概述在无线传感网络（Wireless Sensor Networks，WSN）中，节点定位技术是一个重要的问题。
很多应用场景，比如环境监测、智能家居、消防救援等都需要知道节点的位置信息。
因此，对于WSN中节点定位技术的研究，具有重要意义。
二、节点定位技术分类节点定位技术可以分为绝对定位和相对定位两种类型。
1. 绝对定位绝对定位是通过某些手段确定节点的精确位置，其主要有以下两种方法：（1）全局定位：全局定位是指利用卫星、地面测量、激光雷达、光学测绘等技术手段，获取节点的位置信息。
这种方法定位精度高，但成本也非常高昂，因此适用范围相对较小。
（2）局部定位：局部定位是指利用无线信号、超声波、红外线等技术手段，获取节点与周围节点或地标之间的相对距离，进而实现节点位置的估计。
这种方法的定位精度相对较低，但成本较低，适用范围较广。
2. 相对定位相对定位是指通过测量节点之间的距离、方向、角度等信息，进而推算节点之间的位置关系。
相对定位方法的实现主要依靠信号传播模型。
三、节点定位技术研究现状目前，节点定位技术的研究比较成熟，主要有以下几个方向：1. 基于距离测量的节点定位技术基于距离测量的节点定位技术是应用比较广泛的方法之一，其实现方式有多种，主要包括：（1）静态定位：当节点的位置不改变时，可以考虑使用静态定位方法，如GPS、光学测距、激光测距等。
静态定位通常能够提供较高的定位精度和可靠性，但同时是成本较高的方法之一。
（2）动态定位：当节点位置会变化时，动态定位是个更合理的选择。
可以采用无线信号强度指示（Received Signal Strength Indicator，RSSI）测量、超声波测距、红外测距等技术实现动态定位。
2. 基于指纹识别的节点定位技术基于指纹识别的节点定位技术是一种基于相对定位的方法。
其主要思路是利用某个特征，如无线信号强度、接收速率、冲突率等来实现定位。
无线传感网络中的位置定位与定位误差分析
无线传感网络中的位置定位与定位误差分析无线传感网络是由大量的无线传感器节点组成的网络，能够实时收集环境中的各种物理和化学信息，并将其传送到基站进行处理和分析。
其中一个重要的问题是位置定位，即确定无线传感器节点在空间中的准确位置。
位置定位在许多应用中都起着关键作用，例如室内导航、区域监测和环境感知等。
位置定位主要有两种方法：一种是基于物理测量的方法，另一种是基于信号强度的方法。
物理测量方法基于传感器节点测量目标地理信息的物理量，如距离、方位角和俯仰角等。
这种方法通常需要额外的硬件支持，如全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（IMU）。
然而，由于这些硬件设备有限的精度和成本，物理测量方法的适用范围受到了限制。
相比之下，基于信号强度的方法通常只需要传感器节点自身的硬件设备，如射频模块和天线。
该方法通过测量接收到的信号强度指示器（RSSI）或到达时间差（TDOA）等参数来实现位置定位。
这种方法不需要额外的硬件支持，成本较低。
但是，由于信号强度在信号传播过程中受到多径传播和信号衰减等因素的影响，导致位置定位的精度较低。
无线传感网络中的位置定位误差是指估计位置与真实位置之间的差距。
定位误差受多种因素的影响，包括信号传播特性、传感器节点之间的距离、信号噪声和干扰等。
为了减小定位误差，研究者们提出了许多改进的方法。
首先，通过改善传感器节点之间的距离测量精度可以减小定位误差。
在物理测量方法中，使用高精度的测距设备可以提高位置定位的准确性。
在基于信号强度的方法中，可以使用多个传感器节点进行测距，利用多重路径的测量结果来提高定位精度。
其次，考虑信号传播特性和信号衰减模型也是减小定位误差的关键。
例如，在室内环境中，墙壁和障碍物对信号传播产生了阻碍和衰减效应。
研究者们通过引入信号传播模型，并利用机器学习算法对传感器节点的测量结果进行建模和估计，以减小位置定位的误差。
此外，传感器节点的部署和分布也会影响定位误差。
分布不均匀的传感器节点会导致定位误差的不均匀分布。
第8章 无线传感器网络节点定位技术
第八章 无线传感器网络节点定位技术
节点定位技术概述——要求
传感器网络的定位算法通常需要具备以下特点： 自组织性：传感器网络的节点随机部署，不依赖于全局基础设施协助定 位； 健壮性：传感器节点的硬件配置低，能量有限，可靠性较差，定位算法 必须能够容忍节点失效和测距误差； 节能性：尽可能地减少算法中计算的算法复杂度，减少节点间的通信开 销，以尽量延长网络的生存周期；
第八章 无线传感器网络节点定位技术
基于测距的定位技术——三角定位法
常用的角度定位方法有：已知两个顶点和夹角的射线确定一点，以及已
知三点和三个夹角确定一点。
1．已知两个顶点和夹角的射线确定一点 如图所示，测得参考点A(x1,y2)和B(x2,y2)收到的信号夹角分别是α和β，根 据
( y x tan ) ( y1 x1 tan ) x 2 2 tan tan y ( x2 y2 cot ) ( x1 y1 cot ) cot c t1 (T2 T0 ) (T1 T0 ) T2 T1 即： c2 c1
TDOA有一些固有的缺陷需要考虑。首先利用TDOA进行定位要求传感节点上必 须附加特殊的硬件（声波或者超声波的收发器等），这会增加传感节点的成本； 其次，声波或者超声波在空气中的传输特性和一般的无线电波并不一样，空气 的温度、湿度或者风速都会对声波的传输速度产生很大的影响，这就使得距离 的估计可能出现较大偏差；最后，TDOA测速的一个很大的假设是发送节点和 接收节点之间是没有障碍物阻隔的，在有障碍物的情况下会出现声波的反射、 折射和衍射，此时得到的实际传输时间将变大，在这种传输时间下估算出来的 距离也将出现较大的误差。
种信号的传播速度，计算两个节点之闻的距离，再通过已有基本的定位
详解无线传感器网络定位技术
本节将详细说明3种主流的测量方法，第一种是基于时间的方法，包括基于信号传输时间的方法（time of arrival，TOA）和基于信号传输时间差的方法（time difference of arrival，TDOA）；第二种是基于信号角度的方法（angle of arrival，AOA）；第三种是基于信号接收信号强度的方法（received signal strengthindicator，RSSI）方法。下面分别进行介绍。
普遍认为基于测距和非测距的算法分类更为清晰，本文以其为分类原则介绍主要的WSN定位方法。此外，由于目前非测距算法大多为理论研究，且实用性较差，因此，本文将着重介绍基于测距的定位方法。
3.1基于测距的算法
基于测距的算法通常分为2个步骤，首先利用某种测量方法测量距离（或角度），接着利用测得的距离（或角度）计算未知节点坐标。下面分别进行介绍。
优点：测量方法简单且能取得较高的定位精度。
缺点：Ⅰ。精确计时难。通常传感节点之间通信都采用无线电信号，由于无线电的传输速度非常快，而传感节点之间的距离又较小，这使得计算发送节点和接收节点之间的信号传输时间非常困难。因此利用此技术定位的节点需要采用特殊硬件来产生用于发送和接收的慢速无线信号。Ⅱ。高精度同步难。
b.基于信号传输时间差的方法：
TDOA测距技术广泛应用于无线传感器网络的定位方案中。通常在节点上安装超声波收发器和射频收发器，测距时锚节点同时发送超声波和电磁波，接收节点通过两种信号到达时间差来计算两点之间距离。
优点：在LOS情况下பைடு நூலகம்取得较高的定位精度。
缺点：Ⅰ。硬件需求较高。传感节点上必须附加特殊的硬件声波或超声波收发器，这会增加传感节点的成本；Ⅱ。传输信号易受环境影响。声波或者超声波在空气中的传输特性和一般的无线电波不同，空气的温度、湿度或风速都会对声波的传输速度产生较大的影响，这就使得距离的估计可能出现一定的偏差，使用超声波与RF到达时间差的测距范围为5～7 m，实用性不强，且超声波传播方向单一，不适合面向多点传播；Ⅲ。应用场合单一。测距的前提是发送节点和接收节点之间没有障碍物阻隔，在有障碍物的情况下会出现声波的反射、折射和衍射，此时得到的实际传输时间将变大，在这种传输时间下估算出的距离也将出现较大的误差。
无线传感器网络第8讲-定位技术
2.定位算法的几种分类（1）
根据定位过程中是否测量实际节点间的距离，把定位 算法分为：
基于距离的（range-based）定位
利用测量节点间实际距离或方位计算未知节点 位置；
距离无关的（range-free）定位
5.一篇文献
标题：简明扼要
编辑：审稿周期
5.一篇文献
研究什么问题 Consider
使用什么方法、得到什么结果 First, Then, By applying
仿真验证理论 Simulations
关键词：研究对象、研究方法
5.一篇文献
研究对象、背景、应用
对已有结果进行综述
5.一篇文献
对已有结果 进行综述
基本思想：
通过信号在传播中的衰减来估计节点之间的距离； 根据信道模型求解距离：
d Pr ,dB (d ) Pr ,dB (d0 ) 10 log X ,dB d0
3. 基于测距的定位技术-AOA
基本思想：
接收节点通过天线阵列或多个超声波接收机感知发射节点信 号的到达方向，计算接收节点和发射节点之间的相对方位或 角度，再通过三角测量法计算出节点的位置 。
利用节点间的估计距离计算未知节点位置 。
2.定位算法的几种分类（2）
根据定位过程中节点定位先后次序的不同，把定位算法 分为：
递增式的（Incremental）定位
信标节点附近的节点首先开始定位，依次向外延 伸，各节点逐次进行定位 ；
并发式的（Concurrent）定位
所有的节点同时进行位置计算 。
本节课主要内容提纲
定位技术及原理
定位技术及原理定位技术是指利用各种技术手段来确定物体或者个体在空间中的准确位置的方法。
随着科技的发展和人们对位置信息需求的增加，定位技术得到了广泛的应用，例如导航系统、地图服务、无人机等。
本文将介绍几种常见的定位技术及其原理。
一、全球卫星定位系统（Global Positioning System，GPS）全球卫星定位系统是通过人造卫星与接收机之间的通信实现定位的一种技术。
GPS系统由多颗卫星组成，它们以恒定的速度和轨道在地球周围运行。
接收机通过接收来自三颗或以上卫星的信号，通过测量这些信号的传播时间以及卫星与接收机之间的距离，从而确定接收机的位置。
GPS技术具有高精度、全球覆盖、实时性等特点。
二、基站定位技术基站定位技术是通过无线通信网络中的基站来确定移动设备的位置。
移动设备与基站之间的信号传输延迟以及信号强度的变化，可以用于计算设备与基站之间的距离。
通过与多个基站建立通信，并结合信号强度、传输延迟等信息，可以得出移动设备的准确位置。
基站定位技术广泛应用于移动通信网络和位置服务中。
三、无线传感器网络定位技术无线传感器网络定位技术是通过部署在特定区域的无线传感器节点来确定目标位置。
传感器节点之间通过无线通信建立网络，每个节点都能感知到周围环境的信息，并将这些信息进行处理和传输。
通过节点之间的协作和信息的传递，可以实现对目标位置的定位。
无线传感器网络定位技术在环境监测、智能交通等领域具有重要应用价值。
四、计算机视觉定位技术计算机视觉定位技术是通过图像或视频处理的方式来确定物体的位置。
利用计算机视觉算法对图像或视频中的目标进行识别、跟踪和测量，从而得到目标的位置信息。
计算机视觉定位技术在机器人导航、智能监控等领域得到广泛应用。
五、惯性导航定位技术惯性导航定位技术利用惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）测量物体的加速度和角速度，通过积分计算物体的位置和方向。
惯性导航定位技术不依赖于外部参考物体，具有短时间精度高、不受环境干扰等特点，广泛应用于航空航天、车辆导航等领域。
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皇 技术． 一 ｌ
元线Ｔ 幸憋 菪 ＝ 旨 翮 络 节 点 定 位 技 术
陕西工业职业技 术学院信 息工程 学院 吴 杨 孙 蔚 夏 东盛 封 磊
【 摘要 】本文从算法性 能、 已有的定位算法 、定位 算法的分类和ＷＳ Ｎ节点定位机制的评价标 准等方面，针对无线传感器 的网络定位 技术进行详细的分析和探讨 。并与经 典 的Ａ Ｐ Ｉ Ｔ 算法 、凸规划定位 算法进行 了比较。结论 显示 出在不 同的环境之 下不同的算 法各有优劣 ，并不能指 出最好 的算法 。实际操 作 中应该根据 实际的需 求来选择算 法 ，并对未来 无限传 感器 网络节点定位 技术的发展方向做出 了预测。
【 关键词 】无线传 感器 ；网络节点 ：定位技术
前 言 无线 传 感 器 网 络 （ Ｗ Ｓ Ｎ ）是 基 于 微 机 电 系 统 、数 字 电子 技术 和 无线 通信 的发展 上 所 形 成 的厄 一种 新 型技 术 ，其 主 要 的核 心 内容 包 括有 网 络通 信 协议 、节 点定位 、时钟 同步 覆 盖 和布 局 等等 ｕ 。其 中 ，对 于 无 线传 感 器 网络 空间 探测 、 目标 追踪 和 环境 监 测 等功 能 而 言 ，节 点定 位 是 必不 可少 的技 术 内容 ，同 时 也 是无 线传 感 器 网络 的基 础 功能 之 一 。当 前 ， 无线 传感 器 网络 节 点 定位 技术 的 最新 研 究方 向 主 要 集 中在 能 耗 、 覆 盖 率 、节 点 密 度 、 定位 精度 和 定位 系 统 的算法 优 势 上 ， 以 下将 对其 进行详 细 的描 述 。 １ ． 定 位机 制 无 线 传 感 器 网 络 节 点 的 分 布 是 随机 性 的， 相对 能量 受 到 限制 且可 靠 性不 足 ，在 有 限 的距 离 限制 下 ，这 就对 于 算法 的 技术 提 出 了较 高 的要求 。一般 而 言定 位 的机 制可 以分 为 以下 几个 程 序 ： 首 先是 采 取 Ａ Ｏ Ａ 、Ｔ Ｄ Ｏ Ａ 、 Ｔ Ｏ Ａ 和Ｒ Ｓ Ｓ Ｉ 等测 量技术 来获 取邻 居锚节 点 的角 度和 距 离 ，并 通 过信 息 的联通 的估 算节 点 间 的 实 际距 离 。然 后 ，通 过算 法 的运 算 来得 出实 际的距 离 值 一 般 可 以采 取 的 计算 方式 有 极大 似 然估 计 法 、三角 测 量法 和 三边 测量 法 等等 。最后 ，对所 得 的数据 进 行 处理 和优 化。 ２ ． 性 能指标 的评价 无 线 传 感 器 网络 节 点 的定 位 技 术 的 性 能 ，对 其他 功 能 都有 着直 接性 的影 响 。因此 在 对 其 进 行 评 价 的 方 面 ，我 们 一 般 选 取 以 下指 标 来作 为 对 象和 标准 。例 如 ，代 价 、功 耗 、 自适应 性 和 容错 性 、覆盖 率 、锚 节 点密 度和 定 位精 度 等 。都 是常 用 来衡 量 和评 价 无线传 感器 网络节 点定位 技术 性能 的指 标 。 ３ ． 无线 传感 器网络 定位算 法的种 类 无 线传 感器 网络 定位 算法 的 种类 多种 多 样 ，一般 都 没有 固定 的标准 ，往往 根 据实 际 的情况 来进 行分类和 区分 。 ３ ． １测距 定位 和非 测距 定 位 第一 种 采取 的是测 量两 个 节 点之 间 的方 位 和 距离 ，根据 做 的 的具 体数 据 来推 测两 个 节 点 之 间的 大概 位置 。而第 二 种方 式 则无 需 测 量 精确 的 距离 ，还 需要通 过 测量 相 对 的距 离 或者 位 置 就可 以推 算 出 两个 节 点之 间的 大
概 距离 ，并推 算 出其大概 位置 。Ｒ ａ ｎ ｇ ｅ － ｂ ａ ｓ ｅ ｄ 定位 算 法 的 常 用 的方 式 主 要 有 到 打 搅 测 距 Ａ Ｏ Ａ 、时 间差 测距 Ｔ Ｄ Ｏ Ａ 、到达 时 间测 距Ｔ Ｏ Ａ ￣ Ｈ 接 受信 号强度测 距Ｒ ｓ ｓ Ｉ 等 ｊ 。 ３ ． ２相对 定位和绝 对定位 和物 理 定位 基本 类 似 ，是绝 对定 位 的特 点。 定位 的 结果通 常 都 可 以得到 一个 精 确 的 位 置 坐标 。 与之 相对 应 的相 对定 位方 式 ，则 是 利 用 网络 中 己知 的定 位节 点形 成 的整 体 网 络 作 为基 础 ， 以绝对 定位 的节点 坐标 为对 照 来 定位 其 余 的节 点 。这 种定 位方 式 的优 点是 不 太 容 易受 到节 点移 动 的影 响 ，在应 用 的范 围上 具有 广 阔性 。并 且 在相 对定 位 的基 础上
种计 算方 式 。
３ ． ４松散耦 合和紧 密耦合 松 散耦 合 的 定义 是指 定位 系 统 中的各 个 锚 节 点采 取 的是 不需 要 中心控 制 器 的协 调形 式 和分 布状 态 。而 紧 密耦 合是 指各 个 节 点通 过 固定 的形 式 与 中心控 制 器相 连接 ，并且 固 定在 一定 的物 理位置 上 。 ３ ． ５粗 粒度 和细粒度 细 粒度 是指 可 以依 据 时 间的 长短和 信 息 信 号 的强弱 来判 断 锚节 点 之 间的位 置 。并 且 还 可 以分为 基 于方 向测 量 和距 离两 种 不 同的 测量 形 式 。而粗 粒 度是 指依 据 锚节 点之 间的 接近程 度来进 行节 点距离 的估算和 测量 。 ４ ． 经典 无线 网络传感 器定位 系统算 法 怎 对 无 线 传 感 器 网络 节 点 定 位 的经 典 算法 有很 多 种 ，其 中在 各种 不 同 的使用 环境 下 ， 不 同 的算 法 具 有 不 同 的 优 点 和 是 适 应 性 ，很难 说 哪一 种 是最 好 的 ，并 且 由于 节 点 的数 量上 的 限制 ，计算 能力 和存 储 能力 的局 限性 ， 因此 对于 算 法 的要求 是尽 量 的高 效简 单 的 。经典 的Ｒ ａ ｎ ｇ ｅ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ 定位算 法从精 确度 上而 言 非常 不错 ，但 是 由于 大部 分 的系 统成 本 较低 ，功率 较低 ，因 此很 难运 用这 种 能耗
还可以实现Leabharlann 定程度上的路由协议。这种路 由协议是 不需要 锚节 点的 。 ３ ． ３分布 式计算 和集 中式计算
所谓的分布式计算是指根据节点和节． 点
之 间 的协 调和 信 息交 换 ，任 由节 点 自由进行 计 算 的一种 计 算 形式 ；而 集 中式 计算 则 是指 将 所 需要运 算 的信 息 通过 节 点传 输到 中心节 点 之后 再进 行 定位 计 算 ，最后 得 到结 果 的一