在无线传感器网络的应用中,传感器节点通常部署在大面积的农业用地中。于网络规模大,节点数量大和节点能量有限的特性,节点的精确位置是最重要的。了延长节点的生存时间,有必要在节点的通信过程中尽可能提高定位精度。此,提出了使用距离和角度的组合的定位方法来解决这种类型的问题。析结果表明,该方案的采用节省了节点的能量,延长了网络的生存时间。线传感器网络在农业领域具有广泛的应用,但是在应用中必须解决的关键问题之一是网络中传感器节点的精确定位。问题现已成为该领域的研究热点。
此,国外已经开展了许多有关WSN(无线传感器网络)的研究项目,例如Pico-Radio [1],WINS [2],Smartust [3],μAMPS[4]等。ATT开发出Active Badge内部定位系统以来,许多算法都可以解决WSN本身的定位问题。是每种算法都针对不同的特定应用程序,并且它们在许多方面都非常不同,例如路由协议,设备要求,电源和适当的应用程序。感器通常由电池供电,节点的能量有限。
设计路由协议时,重要的是要确保节点有效利用能量来发送和接收数据,以便尽可能延长整个传感器网络的生命周期[ 5]。有的定位方法主要包括两个步骤:测量到未知节点的距离,计算该距离上未知节点的坐标[6]。项研究将改进传统的遥测算法,并使用三角法来获得相对精确的未知节点定位。句话说,必须位于WSN中的节点称为未知节点,用于监视和定位的位置称为监视站。居节点是指可以在节点的通信半径内直接通信的节点。
线传感器网络中的关键遥测技术和算法包括RSSI(接收信号强度指示器),TOA(到达时间)技术以及DV跳和DV距离算法。RSSI技术的主要思想是未知节点的传输功率已知,在监视站测量接收功率,计算功率损耗,然后根据相关理论将损耗转换为距离。

的主要缺点是功率损耗太受环境因素影响,通常会产生较大的误差[6]。TOA技术的主要思想是根据信号传播时间乘以传播速度来计算从未知节点到监测站的距离[7]。技术具有广阔的应用前景。是,对于从节点发送的信号的时间同步有严格的要求,对材料设备也有很高的要求,这不适合在大面积且节点密集的农业中使用。DV-hop算法由罗格斯大学(Rutgers University)提出,其基本思想是监视站与未知节点之间的距离等于每点的平均距离乘以两者之间的跳数。
算法简单,实用,易于实现。是,对于具有相对稀疏或拓扑不规则性的传感器网络,将大大降低测量距离的准确性。

此,生成了DV距离算法,该算法要求节点具有遥测功能。距离交换协议中,传播每跳的距离值,最后在监视站累积距离,以获得与未知节点的距离[7,8]。果使用上述距离测量方法测量了从未知节点到3个或更多监视站(锚点)的距离,则可以获得未知节点的坐标。图1所示,A,B和C是三个监控站,恒温阀芯三个圆的交点是一个未知节点,三个圆的半径是每个监控站到未知节点的距离。以获得未知节点的坐标。是实际上,由于错误,三个圆圈通常无法在同一点交叉。常必须使用最小二乘法来估计点D的坐标,这需要浮点计算的开销和相对重要的能量消耗。里仅介绍AOA技术(到达角),其基本思想是估计相邻节点通过天线阵列或接收器发送的信号的角度[9,10]。图2所示,A是未知节点,B和C是监视站。
端部B和C,通过估计节点A发出的信号的方向与参考方向之间的角度θ1和θ2,可以几何地解析点A的坐标。这项研究中,改进了流行的DV距离算法,并结合AOA三角定位技术,提出了一种相对精确的节点定位方法。前所述,DV距离算法的基本思想是在节点传播过程中传播路径上每个跃点的距离值,最后累积到监控站的距离。
实际上,传播路径上的节点通常不在同一条直线上,因此累积距离实际上是一条多段线距离,与理想直线距离相比,误差较大。图3所示,O是未知节点,C是监视站,A和B是传播路径上的节点。据相应的距离交换协议,在监视站累积的距离是三条线OA,AB和BC的长度之和。此与所需的OC距离之间存在明显的错误。
了获得相对精确的距离和定位,特别介绍了三角定位技术AOA。测量从每个节点发送的信号与参考方向(此处假定为垂直方向)之间的角度θi,θ1是由未知节点O发送的信号与垂直方向上的节点A,θ2是节点A。直方向上发射信号与节点B之间的角度,θ3是节点B与监测站C发送的信号之间的角度。直方向。时,改进了DV距离算法的距离交换协议,传播了每个节点测得的角度θi和每个跳变的距离di,最后在监控站获取未知节点的坐标。此方式,获得了监视站与未知节点的精确距离和方位角,即,可以获得未知节点的精确定位。Matlab用于模拟和比较DV距离算法和改进算法。一个模拟区域为10 km×10 km的正方形区域为例,在监测站和未知节点之间随机添加5、25、45、65、85和105个节点进行测试,图4显示了测试添加了25个节点的Matlab仿真屏幕截图。图4中,坐标的原点是未知节点,点C是监视站。个实验均使用两种算法记录监测站与未知节点之间的距离。试结果列于表1。
表1所示,使用传统的DV距离算法,随着节点数量的增加,会出现较大的测距误差。是,改进后的算法大大提高了示波器的精度。研究揭示了网络节点定位技术的原理和方法。于现有的DV距离算法和三角形定位技术AOA(到达角),将两者的缺点有机地结合在一起,并提出了解决方案改善。图将节点传输的信号的角度参数添加到原始距离交换协议中,并使用三角形和解析几何方法来获得未知节点的精确定位。算法简单实用,本质上遵循DV距离算法的特点,其设计简单,易于实现,并适当地补偿并纠正了节点定位精度的缺点。扑不规则的网络将迅速减少。时,由于整个定位过程只需要一个监控站,并且在那里执行大量浮点运算,因此网络的建设成本和功耗每个节点的数量都减少了。后,由于进行了仿真分析,因此获得了良好的结果。
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