一种基于移动坐标系的新型节点定位算法
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位置 。
节点定位是无线传感 器 网络 （ Ｎ ） ＷＳ ｓ 最关键 的技术 之
一
，
因为节点 信息可用于 目标跟踪 、 盖范围 、 覆 环境监测 、 路 。现实应用 中， 定位的方法 有很多 ， 当前用 得
由选择等
最 为 广 泛 的就 是 Ｇ Ｓ定 位 。 Ｇ Ｓ定 位 具 有 全 天 候 、 精 度 Ｐ Ｐ 高
从 目前情 况来看 ， Ｎ ＷＳ ｓ节点 定 位技术 大体 上 可 以分
为 以下 ３种 ：
定位技术精度最高 ， 对硬件要求也最高 ； 但 有锚节点基于非 测距 的定位技术精度 较高 ； 锚节 点定位 技术可显 著降低 无 网络成本 ， 对硬件要求较低 ， 但定位精度最低 。
１ ＭＣ Ｓ算 法 及 其 实现
了 以下 措 施 ：
有 Ｇ Ｓ装置的节 点 ） 其 中一个 移动 锚节 点 Ｊ Ｐ ， 。每 个锚 节 点到坐标 系的距离是 已知的 ， 且节 点 的通信 范 围均为一 固 定半径 的圆。第 ｍ个位置未 知节 点在 其通信范 围内至少有
２个 以 上 邻居 锚 节 点 。
如 图 １ 原点 ０为移动节点在 时刻 的位置 ， 轴方 向 ， 为其移动方 向， 假设 移动节点 移动方 向为直线 （ 在实际应用 中， 节点可任意方 向运动 ） 。图中 ， Ａ为未 知节 点 ， Ｒ为其通
Ａｂｓｒ ｔ： Ａ ｄ ｓｒｂ ｅ ｎｏ ｅ ｏ ａ ｉａ ｉｎ ｌｏ ｉｈｍ ｂ ｓ ｄ ｎ ｔ ａｃ ｉｔ ｕｔｄ ｉ ｄ ｌｃ ｌｚ ｔｏ ａ ｇ ｒｔ ａ ｅ ｏ ｍｏｂｌ ｃ ｏ ｄｉａ ｅ ｙ ｔ ｍｓ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ｉｅ ｏ ｒ ｎ ｔ ｓ ｓｅ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ．Ｉ ｓ ｔ ｉ ｉｒ ｌｖ ｎ ｏｄｉｔｎ ｅ． ｅ ｍ ｏ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｎ ｄ ｓｓ ｔａ ｈ ｒｇｎ ｔ ｕｉ ｈ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｓ ｓｅ ， ｌ ｎｋ ｏ ｒｅ ｅ ａ ｔｔ ｓａ ｃ Ｔｈ ｖ ｎ ｎ ｈｏ ｏ ｅ ｉ ｅ ｓ ｔ ｅ ｏ ｉ ｉ ｏ ｂ ｌ ｔ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｙ ｔ ｍ ｗｈｉｅ ｕ ｎ ｗｎ ｄ ｎ ｄｅ ｏ ｎ ｉ ｇ ｎ ｔ ｅ ｅｇ ｂｏ ｉｇ ｎ ｈ ｒ ｎｏ ｓ ｔ ｌ ｃ ｔ ｉｓ ｌ ｉ ｔ ｔｍ ｐ ｒ ｒ ｃ ｏｄｉ ｔ ｓ ｓｅ ．Ｕｎｋ ｏ ｏ ｓ ｃ ｕ ｔｎ ｏ ｈ ｎ ｉｈ ｒｎ ａ ｃ ｏ ｄｅ ｏ ｏ ａ ｅ ｔｅｆ ｎ ｈｅ ｅ ｏ ａｙ ｏ ｒ ｎａｅ ｙ ｔｍ ｎ ｗｎ ｒ ｇｏ ｆｉｓ ｌ ｓｃ ｎｔｎ ｏ ｌ ａ ｒ ｗｅ ｙ ｆｎ ｎ ｈｅ ｐｕ ｌｃ ｓ ｔｔ ａ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔｉ ｏ ａｉ ｎ ｏ ｉｆｒ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ｔｅｆｉ ｏ ｉ ｕ ｕｓｙ ｎ ｒｏ ｄ ｂ ｄｉｇ ｔ ｂ ｉ ｅ ｈ ｔｐｉｋ ｄ ｉ ｈｅ ｃ ｒａ ｎ ｌｃ ｔｏ ｆ ｄｆｅ ｅ ｔ ｉ
１ 有锚节点 的基于测距 的定 位技术 ： 节点是指 专 门 ） 锚 配置 的一些特殊节点 ， 它们通过 Ｇ Ｓ或 者其他 方法在定 位 Ｐ 前就 已经知道 自己的位 置。基 于测距 的定 位技 术是指待定
文献［ ］ ７ 中提 出了一种 多坐标定位 算法 ， 知节点通 未
收稿 日期 ：０９－７ ０ ２ ０－ － ２ ０
摘
要 ：提出一种与距离无关的基于移动坐标系 的分布式定位算法 ， 以移动锚节点 为原点建立坐标 系， 未
知节点以邻 居锚节点信息在临时坐标系 中确定 自身位 置区域 ， 通过在不 同坐标 系下确定 的位置 区域取 公 共集 不断缩小 自身未知 区域 ， 最后利 用质心算 法求出节点位置坐标 。仿真结果表 明： 新算 法拥 有较 高的定
基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（０ ７０ １ ； ６ ６２ ４ ） 国家 “６ ” ８ ３ 计划资助项 目（ ２ ０ ０ ０ Ｅ ０ ５ ６５）
第 １期
邓宏贵 ， ： 等 一种基于移动坐标 系的新 型节点定位算法
１３ ０
过其邻居锚节点信息在 ８个不 同坐标系 中估计 其 自身位置 的大概 区域取公共部分 ， 最后 ， 以区域的 中心位 置定 为节点 位置 ］算法 主要趋 向于静 态 网络 节点 定位 ］ ， 。在 此基 础
共部分 ， 以缩小定 位节 点所处 区域 。通 过一定 次数 的取 公 共部分后 ， 后 ， 用质 心 算法 “ 算 出节 点 的位 置 。显 最 运
然， 节点定位 次数越 多 ， 其最 后定 位位 置越精 确 ， 同时也 但 更 消耗能量 ， 具体 次数因定位精度要求 而异。
上， 本文提 出一种基于移动 坐标 系的节点定 位方法 ， 此算 法 仅仅利用了 网络 中锚 节点 的地理 位置 信息 ， 知节 点 以邻 未
法 计 算 出 自己 的位 置 。 ２ 有 锚 节 点 的 基 于 非 测 距 的 定 位 技 术 ： 于 非 测 距 的 ） 基 定 位 技 术 指 待 定 位 节 点 根 据 网络 连 通 性 等 信 息 估 算 出 自己 与 锚 节 点 问 的 距 离 ， 后 ， 用 各 种 定 位 算 法 计 算 出 自己 的 然 利
１２ 算法仿真与性能分析 ．
本 文使 用 Ｍａ ａ 仿 真对算法 的定位性能进行验 证。并 ｔｂ ｌ
将仿 真结果与经典 Ｄ Ｈ ｐ算法 进行 比较 。假设 某一局 部 Ｖ— ｏ 传感器 网络 监测区域 为 ４ ０ｍ ｘ ０ 的矩形 ，２ ０ ３ ０ｍ １０个节 点 随意地在监 控区域 内， 节点 和未 知节 点的 通信半 径分 别 锚 为 ８ ０ ｍ和 １ 一移动锚 节点沿监控区域 （ ２ ｍ， 矩形 ） 中线 以固 定速度 移动 （ 图 ２ ， 设未 知节 点 在监 控 区域 内共定 如 ）假 位 ９次 ， 即每隔 △ 时 间 （ 由 而 定 ） ｆ 。最后 ， 用质 心算法 求 出节点坐标 。为 了使 仿真 结果 更加 接近 实际情 况 ， 采取
的优点 ， 对于数量 巨大 ， 源供 给有限 的传 感器 节点 ， 但 能 都 配备 Ｇ Ｓ接收装置显 然不切 实 际。在文 献 ［ ］ Ｐ ４ 中提 出， 使
用 Ｇ Ｓ定 位 节 点 的费 用 会 比普 通 节 点 高 出 ２个 数 量 级 ， Ｐ 就
３ 无 锚 节 点 定 位 技 术 ： 种 定 位 技 术 不 需 要 任 何 锚 节 ） 这
Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｌ ｓ ｅｓｒ ｅ ｏｋ （ Ｎ ） ；ｏａ ｚｔ ｎ ； ｎｈｒ ｏｅ ｙｗｏｄ ：ｗｒ ｅ ｎｏ ｔ ｒｓＷＳ ｓ ｅｓｓ ｎｗ ｌ ｌａ ｏ ａｃｏ ｄ ｓ ｃｉ ｉ ｎ ０ 引 言
位节点首先测量 出 自己到多个 锚节点 的距离 或角度信 息 ， 然后 ， 利用三边测量 、 三角测 量 、 最大似然 估计等定 位算
１ 每次仿 真 ， ） 所有 节 点 的位 置 随机 生成 ， 服从 平均 分
布；
２ 锚节 点的生成也使用平均分 布在 所有节点 中随机选 ）
择；
信 半径 ， 其值 由发射频率 决定 。曰 ， ２Ｂ 为 其通信 范 围内 Ｂ ，。
的锚节点 。ｂ 为第 ｉ 个锚 节点 到原点 的距离 。算 法 主要对 以下 ２个参数进行分析 ：
ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｙ ｔｍｓ ｙ ｈ ｃ ｎ ｒ ｉ ａ ｇ ｒｔ ｍ，ｔｅ ｌ ｃ ｔ ｎ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｏ ｎ ｎ ｗｎ ｎ ｄ ｓ ｉ ｃ ｌ ｕ ａｅ ．Ｔ ｅ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｓ ｓｅ ．Ｂ ｔｅ ｅ ｔ ｄ ｌｏ ｈ ｏ ｉ ｈ ｏ ａｉ ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｆ ｕ ｋ ｏ ｏ ｅ ｓ ａｃ ｌｔ ｄ ｈ ｏ
１２ ０
传感器与微系统 （ ｒｎｄ ｃｒａｃｎｌ ｅ） ｒ ｅ ｇ
２１ ０ ０年 第 ２ ９卷 第 ｌ期
一
种 基 于 移 动 坐 标 系 的新 型 节点 定 位 算 法
邓 宏贵 ，欧 阳志
（ 南 大 学 物 理 科 学 与 技 术 学 院 电子 信 息 系 。 南 长 沙 ４ ０ ８ ） 中 湖 １０ ３
居 锚节 点信 息在临时 坐标系 中确 定 自身位置 区域 ， 过在 通 不同坐标系下估 计的位置 区域取公共部 分不断缩小 自身未
知 区域 ， 运 用 质 心 定 理 求 出未 知 节 点 的 位 置 。 并 １ １ 算 法 的 描 述 ． 首 先 ， 设 在 二 维 空 间 内 ， 机 部 署 着 ｎ个 锚 节 点 （ 假 随 配
Ｃ ００ｒｄｌ ｎａｔ ｙｓ ｅｍ ｓ ｅ ｓ ｔ
ＤＥＮＧ ｎｇ ｇ ， ＯＵＹＡＮＧ ｉ Ｈｏ —ｕｉ Ｚｈ
１ ● 』 ・
（ ｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｌ ｔ ｎｃ ｎ ｎ ｏ ｍａｉｎ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈ ｓ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｄ ｐ ｒｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｄ Ｉ ｆｒ ｔ ， ｏｌ ｅｏ ｙ ｉ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｏ Ｅ ｃｏ ｓ ｏ ｅ Ｐ ｃＳ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｔ ｎｖ ｒｉ ， ａ ｇｈ １ ０ ３， ｈｎ ） ｅ ｔａ Ｓ ｕ ｈ Ｕ ｉｅ ｓ ｙ Ｃｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ８ Ｃ ｉａ ｔ
ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈｅ ｎ ｗ ｌｏｒｔ ｉ ｌｔ ｏｎ ｒ ｓ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ａ ｇ ｉｈｍ ｏ ｎｙ ｈ ｓｈｉｈ ｐ ｓｔｏ ｉ ｒ ｃｓｏ ｂ ｌｏ ｃ ｓｓｍ ｏ ｅ ａｅｙ． ｎ ｔｏ ｌ ａ ｇ ｏ ｉｉ ｎｎｇ ｐ ｅ ｉｉｎ， ｕｔａ ｓ ｏ ｔ ｄ ｒ ｔｌ
１弧： 图 ｌ ａ 中 ｄ ） 如 （） 和 ｄ ， 为 内 弧 的 半 径 Ｒ ＝ ｄ ｍ ｘ （ Ｒ）０ ， 为 外 弧 的 半 径 Ｒ ＝ｍｎ ｂ）＋Ｒ 由 ａ ［ ｂ－ ，］ 也 ｉ（ 。
３ 每次仿真都选择不 同的随机数种子 ； ） ４ 在每种不 同的条件 下各 仿真 ３ ） ０次 ， 每次仿 真结束后
是在 １ Ｏ％的节点配备 Ｇ Ｓ 整个 网络费 用将增加 ｌ Ｐ， ０倍 。
因此 ， 于 不 依 靠 外 界 设 备 自定 位 算 法 的研 究 相 当 重要 。 对
点， 只是利用节点分布概率模型实现定位 。
以上 ３种 定 位 技 术 各 有 优 缺 点 ： 锚 节 点 基 于 测 距 的 有
都 输 出一 些 数 据 ， ， 现 定 位 的节 点 数 量 、 均 定 位 误 差 ， 如 实 平
最后 ， 分别对 不同条件下 的结果进行平 均。
几何原理易知 ， Ａ节点必定在两弧之 间。 ２ 边线 ： 图 １ ａ 中 的 ｃ ） 如 （） 和 ｃ。Ｂ 以各 自为 圆心 的 ２ 通信圆过原点有两条 切线 ： 上切 线 和下切 线 。Ｃ 为最下 则
位 精度和适度的开销。
关键词 ：无线传感器 网络 ； 位 ； 定 锚节点
中图 分 类 号 ：Ｔ ９ Ｐ３ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０－ ７７ ２ １ ） １００ －３ ０ ０９ ８ （０ ０ ０ －１ ２０ －
Ｎｏ ｅ ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ａ ｇ ｒｔ ｓ ｄ ０ ｏ ｉｅ ｖ ｌｌ ｃ ｌｚ ｔｏ ｌ ｏ ｉｈｍ ｂａ ｅ ｎ ｍ ｂ ｌ
方 节 点 Ｂ （ 中为 Ｂ 点 ） 上切 线 ， 图 。 的 Ｃ 。为最 上 方 节 点 Ｂ （ 图
中为 Ｂ 点 ） 。 的下 切线 。由几何原 理知 ， Ａ节点 必定在 Ｃ，。 ｃ
所 围成 的 区域 内 。
图 ２ 移 动锚 节 点 的 运 动 轨 迹 （ 中虚 线 ） 图
节点定位是无线传感 器 网络 （ Ｎ ） ＷＳ ｓ 最关键 的技术 之
一
，
因为节点 信息可用于 目标跟踪 、 盖范围 、 覆 环境监测 、 路 。现实应用 中， 定位的方法 有很多 ， 当前用 得
由选择等
最 为 广 泛 的就 是 Ｇ Ｓ定 位 。 Ｇ Ｓ定 位 具 有 全 天 候 、 精 度 Ｐ Ｐ 高
从 目前情 况来看 ， Ｎ ＷＳ ｓ节点 定 位技术 大体 上 可 以分
为 以下 ３种 ：
定位技术精度最高 ， 对硬件要求也最高 ； 但 有锚节点基于非 测距 的定位技术精度 较高 ； 锚节 点定位 技术可显 著降低 无 网络成本 ， 对硬件要求较低 ， 但定位精度最低 。
１ ＭＣ Ｓ算 法 及 其 实现
了 以下 措 施 ：
有 Ｇ Ｓ装置的节 点 ） 其 中一个 移动 锚节 点 Ｊ Ｐ ， 。每 个锚 节 点到坐标 系的距离是 已知的 ， 且节 点 的通信 范 围均为一 固 定半径 的圆。第 ｍ个位置未 知节 点在 其通信范 围内至少有
２个 以 上 邻居 锚 节 点 。
如 图 １ 原点 ０为移动节点在 时刻 的位置 ， 轴方 向 ， 为其移动方 向， 假设 移动节点 移动方 向为直线 （ 在实际应用 中， 节点可任意方 向运动 ） 。图中 ， Ａ为未 知节 点 ， Ｒ为其通
Ａｂｓｒ ｔ： Ａ ｄ ｓｒｂ ｅ ｎｏ ｅ ｏ ａ ｉａ ｉｎ ｌｏ ｉｈｍ ｂ ｓ ｄ ｎ ｔ ａｃ ｉｔ ｕｔｄ ｉ ｄ ｌｃ ｌｚ ｔｏ ａ ｇ ｒｔ ａ ｅ ｏ ｍｏｂｌ ｃ ｏ ｄｉａ ｅ ｙ ｔ ｍｓ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ｉｅ ｏ ｒ ｎ ｔ ｓ ｓｅ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ．Ｉ ｓ ｔ ｉ ｉｒ ｌｖ ｎ ｏｄｉｔｎ ｅ． ｅ ｍ ｏ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｎ ｄ ｓｓ ｔａ ｈ ｒｇｎ ｔ ｕｉ ｈ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｓ ｓｅ ， ｌ ｎｋ ｏ ｒｅ ｅ ａ ｔｔ ｓａ ｃ Ｔｈ ｖ ｎ ｎ ｈｏ ｏ ｅ ｉ ｅ ｓ ｔ ｅ ｏ ｉ ｉ ｏ ｂ ｌ ｔ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｙ ｔ ｍ ｗｈｉｅ ｕ ｎ ｗｎ ｄ ｎ ｄｅ ｏ ｎ ｉ ｇ ｎ ｔ ｅ ｅｇ ｂｏ ｉｇ ｎ ｈ ｒ ｎｏ ｓ ｔ ｌ ｃ ｔ ｉｓ ｌ ｉ ｔ ｔｍ ｐ ｒ ｒ ｃ ｏｄｉ ｔ ｓ ｓｅ ．Ｕｎｋ ｏ ｏ ｓ ｃ ｕ ｔｎ ｏ ｈ ｎ ｉｈ ｒｎ ａ ｃ ｏ ｄｅ ｏ ｏ ａ ｅ ｔｅｆ ｎ ｈｅ ｅ ｏ ａｙ ｏ ｒ ｎａｅ ｙ ｔｍ ｎ ｗｎ ｒ ｇｏ ｆｉｓ ｌ ｓｃ ｎｔｎ ｏ ｌ ａ ｒ ｗｅ ｙ ｆｎ ｎ ｈｅ ｐｕ ｌｃ ｓ ｔｔ ａ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔｉ ｏ ａｉ ｎ ｏ ｉｆｒ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ｔｅｆｉ ｏ ｉ ｕ ｕｓｙ ｎ ｒｏ ｄ ｂ ｄｉｇ ｔ ｂ ｉ ｅ ｈ ｔｐｉｋ ｄ ｉ ｈｅ ｃ ｒａ ｎ ｌｃ ｔｏ ｆ ｄｆｅ ｅ ｔ ｉ
１ 有锚节点 的基于测距 的定 位技术 ： 节点是指 专 门 ） 锚 配置 的一些特殊节点 ， 它们通过 Ｇ Ｓ或 者其他 方法在定 位 Ｐ 前就 已经知道 自己的位 置。基 于测距 的定 位技 术是指待定
文献［ ］ ７ 中提 出了一种 多坐标定位 算法 ， 知节点通 未
收稿 日期 ：０９－７ ０ ２ ０－ － ２ ０
摘
要 ：提出一种与距离无关的基于移动坐标系 的分布式定位算法 ， 以移动锚节点 为原点建立坐标 系， 未
知节点以邻 居锚节点信息在临时坐标系 中确定 自身位 置区域 ， 通过在不 同坐标 系下确定 的位置 区域取 公 共集 不断缩小 自身未知 区域 ， 最后利 用质心算 法求出节点位置坐标 。仿真结果表 明： 新算 法拥 有较 高的定
基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（０ ７０ １ ； ６ ６２ ４ ） 国家 “６ ” ８ ３ 计划资助项 目（ ２ ０ ０ ０ Ｅ ０ ５ ６５）
第 １期
邓宏贵 ， ： 等 一种基于移动坐标 系的新 型节点定位算法
１３ ０
过其邻居锚节点信息在 ８个不 同坐标系 中估计 其 自身位置 的大概 区域取公共部分 ， 最后 ， 以区域的 中心位 置定 为节点 位置 ］算法 主要趋 向于静 态 网络 节点 定位 ］ ， 。在 此基 础
共部分 ， 以缩小定 位节 点所处 区域 。通 过一定 次数 的取 公 共部分后 ， 后 ， 用质 心 算法 “ 算 出节 点 的位 置 。显 最 运
然， 节点定位 次数越 多 ， 其最 后定 位位 置越精 确 ， 同时也 但 更 消耗能量 ， 具体 次数因定位精度要求 而异。
上， 本文提 出一种基于移动 坐标 系的节点定 位方法 ， 此算 法 仅仅利用了 网络 中锚 节点 的地理 位置 信息 ， 知节 点 以邻 未
法 计 算 出 自己 的位 置 。 ２ 有 锚 节 点 的 基 于 非 测 距 的 定 位 技 术 ： 于 非 测 距 的 ） 基 定 位 技 术 指 待 定 位 节 点 根 据 网络 连 通 性 等 信 息 估 算 出 自己 与 锚 节 点 问 的 距 离 ， 后 ， 用 各 种 定 位 算 法 计 算 出 自己 的 然 利
１２ 算法仿真与性能分析 ．
本 文使 用 Ｍａ ａ 仿 真对算法 的定位性能进行验 证。并 ｔｂ ｌ
将仿 真结果与经典 Ｄ Ｈ ｐ算法 进行 比较 。假设 某一局 部 Ｖ— ｏ 传感器 网络 监测区域 为 ４ ０ｍ ｘ ０ 的矩形 ，２ ０ ３ ０ｍ １０个节 点 随意地在监 控区域 内， 节点 和未 知节 点的 通信半 径分 别 锚 为 ８ ０ ｍ和 １ 一移动锚 节点沿监控区域 （ ２ ｍ， 矩形 ） 中线 以固 定速度 移动 （ 图 ２ ， 设未 知节 点 在监 控 区域 内共定 如 ）假 位 ９次 ， 即每隔 △ 时 间 （ 由 而 定 ） ｆ 。最后 ， 用质 心算法 求 出节点坐标 。为 了使 仿真 结果 更加 接近 实际情 况 ， 采取
的优点 ， 对于数量 巨大 ， 源供 给有限 的传 感器 节点 ， 但 能 都 配备 Ｇ Ｓ接收装置显 然不切 实 际。在文 献 ［ ］ Ｐ ４ 中提 出， 使
用 Ｇ Ｓ定 位 节 点 的费 用 会 比普 通 节 点 高 出 ２个 数 量 级 ， Ｐ 就
３ 无 锚 节 点 定 位 技 术 ： 种 定 位 技 术 不 需 要 任 何 锚 节 ） 这
Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｌ ｓ ｅｓｒ ｅ ｏｋ （ Ｎ ） ；ｏａ ｚｔ ｎ ； ｎｈｒ ｏｅ ｙｗｏｄ ：ｗｒ ｅ ｎｏ ｔ ｒｓＷＳ ｓ ｅｓｓ ｎｗ ｌ ｌａ ｏ ａｃｏ ｄ ｓ ｃｉ ｉ ｎ ０ 引 言
位节点首先测量 出 自己到多个 锚节点 的距离 或角度信 息 ， 然后 ， 利用三边测量 、 三角测 量 、 最大似然 估计等定 位算
１ 每次仿 真 ， ） 所有 节 点 的位 置 随机 生成 ， 服从 平均 分
布；
２ 锚节 点的生成也使用平均分 布在 所有节点 中随机选 ）
择；
信 半径 ， 其值 由发射频率 决定 。曰 ， ２Ｂ 为 其通信 范 围内 Ｂ ，。
的锚节点 。ｂ 为第 ｉ 个锚 节点 到原点 的距离 。算 法 主要对 以下 ２个参数进行分析 ：
ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｙ ｔｍｓ ｙ ｈ ｃ ｎ ｒ ｉ ａ ｇ ｒｔ ｍ，ｔｅ ｌ ｃ ｔ ｎ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｏ ｎ ｎ ｗｎ ｎ ｄ ｓ ｉ ｃ ｌ ｕ ａｅ ．Ｔ ｅ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｓ ｓｅ ．Ｂ ｔｅ ｅ ｔ ｄ ｌｏ ｈ ｏ ｉ ｈ ｏ ａｉ ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｆ ｕ ｋ ｏ ｏ ｅ ｓ ａｃ ｌｔ ｄ ｈ ｏ
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传感器与微系统 （ ｒｎｄ ｃｒａｃｎｌ ｅ） ｒ ｅ ｇ
２１ ０ ０年 第 ２ ９卷 第 ｌ期
一
种 基 于 移 动 坐 标 系 的新 型 节点 定 位 算 法
邓 宏贵 ，欧 阳志
（ 南 大 学 物 理 科 学 与 技 术 学 院 电子 信 息 系 。 南 长 沙 ４ ０ ８ ） 中 湖 １０ ３
居 锚节 点信 息在临时 坐标系 中确 定 自身位置 区域 ， 过在 通 不同坐标系下估 计的位置 区域取公共部 分不断缩小 自身未
知 区域 ， 运 用 质 心 定 理 求 出未 知 节 点 的 位 置 。 并 １ １ 算 法 的 描 述 ． 首 先 ， 设 在 二 维 空 间 内 ， 机 部 署 着 ｎ个 锚 节 点 （ 假 随 配
Ｃ ００ｒｄｌ ｎａｔ ｙｓ ｅｍ ｓ ｅ ｓ ｔ
ＤＥＮＧ ｎｇ ｇ ， ＯＵＹＡＮＧ ｉ Ｈｏ —ｕｉ Ｚｈ
１ ● 』 ・
（ ｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｌ ｔ ｎｃ ｎ ｎ ｏ ｍａｉｎ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈ ｓ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｄ ｐ ｒｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｄ Ｉ ｆｒ ｔ ， ｏｌ ｅｏ ｙ ｉ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｏ Ｅ ｃｏ ｓ ｏ ｅ Ｐ ｃＳ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｔ ｎｖ ｒｉ ， ａ ｇｈ １ ０ ３， ｈｎ ） ｅ ｔａ Ｓ ｕ ｈ Ｕ ｉｅ ｓ ｙ Ｃｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ８ Ｃ ｉａ ｔ
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１弧： 图 ｌ ａ 中 ｄ ） 如 （） 和 ｄ ， 为 内 弧 的 半 径 Ｒ ＝ ｄ ｍ ｘ （ Ｒ）０ ， 为 外 弧 的 半 径 Ｒ ＝ｍｎ ｂ）＋Ｒ 由 ａ ［ ｂ－ ，］ 也 ｉ（ 。
３ 每次仿真都选择不 同的随机数种子 ； ） ４ 在每种不 同的条件 下各 仿真 ３ ） ０次 ， 每次仿 真结束后
是在 １ Ｏ％的节点配备 Ｇ Ｓ 整个 网络费 用将增加 ｌ Ｐ， ０倍 。
因此 ， 于 不 依 靠 外 界 设 备 自定 位 算 法 的研 究 相 当 重要 。 对
点， 只是利用节点分布概率模型实现定位 。
以上 ３种 定 位 技 术 各 有 优 缺 点 ： 锚 节 点 基 于 测 距 的 有
都 输 出一 些 数 据 ， ， 现 定 位 的节 点 数 量 、 均 定 位 误 差 ， 如 实 平
最后 ， 分别对 不同条件下 的结果进行平 均。
几何原理易知 ， Ａ节点必定在两弧之 间。 ２ 边线 ： 图 １ ａ 中 的 ｃ ） 如 （） 和 ｃ。Ｂ 以各 自为 圆心 的 ２ 通信圆过原点有两条 切线 ： 上切 线 和下切 线 。Ｃ 为最下 则
位 精度和适度的开销。
关键词 ：无线传感器 网络 ； 位 ； 定 锚节点
中图 分 类 号 ：Ｔ ９ Ｐ３ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０－ ７７ ２ １ ） １００ －３ ０ ０９ ８ （０ ０ ０ －１ ２０ －
Ｎｏ ｅ ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ａ ｇ ｒｔ ｓ ｄ ０ ｏ ｉｅ ｖ ｌｌ ｃ ｌｚ ｔｏ ｌ ｏ ｉｈｍ ｂａ ｅ ｎ ｍ ｂ ｌ
方 节 点 Ｂ （ 中为 Ｂ 点 ） 上切 线 ， 图 。 的 Ｃ 。为最 上 方 节 点 Ｂ （ 图
中为 Ｂ 点 ） 。 的下 切线 。由几何原 理知 ， Ａ节点 必定在 Ｃ，。 ｃ
所 围成 的 区域 内 。
图 ２ 移 动锚 节 点 的 运 动 轨 迹 （ 中虚 线 ） 图