文 献 综 述
基于RSSI无线传感器网络节点定位算法
- 研究背景
无线传感网络是指由大量成本低、尺寸小、低功耗、具有感知能力、计算能力、无线通信能力的传感器节点组成的网络。[1]其目的是协作地感知、采集、和处理网络覆盖区内感知对象的信息并发送给观测者。[2]WSN通过实现大规模环境检测和追踪任务，在军事方面、环境监测、交通管理、灾难拯救等众多领域极具应用前景。[1]WSNs 的应用范围非常广，除了能够广泛应用于建筑物安全状态监控、城市交通监控、军事、航空、防爆、救灾、医疗、商业、农业、空间探索、大型车间以及居民区的安全监控等，还可以进行目标跟踪，实时监控目标的行动路线，预测目标的前进轨迹等领域。在以上各种应用中，节点定位技术是WSNs 应用的主要支撑技术之一，它是实现WSNs 各种应用的前提，事件发生的位置信息是传感器节点监测过程中所包含的重要信息，没有位置信息的监控通常情况下是没有任何意义的。对于突发事件，比如森林火灾中需要知道发生灾情的详细位置信息，战场上敌方到达的精确区域，石油管道破裂的具体位置。而在环境监测应用中需要知道采集到的信息具体是发生在哪个位置区域，对于上述各问题，实施者必须知道事件发生的具体的地理位置然后才能进一步采取措施去应对问题，因此节点定位技术对WSNs 的各种应用起关键作用，也是近来众多研究者研究的热点之一。
传感器网络节点定位技术的研究对推动WSNs 中其它核心技术的研究发展起着至关重要的作用。节点定位是网络管理、地理路由、事件位置报告、目标跟踪等系统功能的前提。传感器节点为了获得有效的位置信息，随机部署后的节点应该能够在系统部署之后及时地进行自身系统定位，但由于传感器节点目前传感器节点的部署通常是由飞机等随机分布在监测区域中的且容易受到障碍物、能量、温度和目标区域范围大小的影响，根本无法预知节点部署后的自身位置信息，只能进行二次部署以后通过一定的定位方法进行自身定位计算。所以无线传感器网络节点定位技术应该能够满足健壮性、自组织性、分布计算、低能耗等要求。
无线传感器节点经常是随机的部署在各种环境下，以自组织的的方式进行数据采集、监测监控等任务，节点的位置信息不能事先获知，必须对节点的位置进行定位。[3]目前许多无线传感器网络节点定位算法复杂度较高[4]，对硬件要求高，不适合在传感器节点上实现。因此，寻找合适传感器节点的定位算法显得尤为重要。
1 定位算法
近几年出现了大量的无线传感器网络定位技术，根据定位过程是否需要测量实际节点间的距离，分为基于距离的定位算法和距离无关的定位算法。[5]前者需要测量相邻节点间的实际距离或方位，并利用节点间实际距离计算未知节点位置，后者无需测量节点间的绝对距离或方位，而是利用节点间的估计距离计算节点位置。[6]
基于距离的的无线传感器网络定位算法中RSSI算法[7]通过测量信号从发射端到接收端的衰减计算未知节点与金桔节点的实际距离。TOA算法[8]和TDOA算法[9]分别通过测量信号的传输时间和两个信号到达的时间差来计算未知节点与邻居节点的实际距离。AOA算法[10]则依据接收信号的到达角度来获得未知节点与邻居节点实际距离。
与距离无关的无线传感网络定位算法中，质心算法[11]将未知节点周围锚节点所确定的几何区域的质心当成未知节点的实际位置。在文献[12]中提出一种基于跳数的DV-Hop算法，未知节点通过测量距离锚节点的跳数来计算与锚节点的距离，并对自己进行定位。APIT算法[13]中每个未知节点通过不断判别自己是否处在由锚节点所确定的三角形区域来对自己进行定位。
2 RSSI定位原理
