摘 要：信息技術(shù)理論的不斷成熟帶來了無線傳感技術(shù)的發(fā)展，無線傳感技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事偵查、交通定位等領(lǐng)域必不可少的一項(xiàng)技術(shù)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式形成的傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠檢測(cè)、識(shí)別、處理信號(hào)收集地理范圍中的各種信號(hào)，同時(shí)將其傳輸給信號(hào)接收方。本文研究了無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的定位技術(shù)，展望了其今后的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)點(diǎn)定位；無線傳感；自組織

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.116

21世紀(jì)對(duì)人類生產(chǎn)和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的技術(shù)之一就是無線傳感技術(shù)，無線傳感定位已經(jīng)用于險(xiǎn)情的定位、環(huán)境監(jiān)測(cè)的定位、生物醫(yī)療的定位、軍事國防的定位中。越來越多的專家都開始研究無線傳感定位技術(shù)，提出了多種定位理論，其中節(jié)點(diǎn)定位是無線傳感定位技術(shù)中研究最為成熟的一種技術(shù)。

1 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)特點(diǎn)

1.1 集成度高、成本低廉、性價(jià)比高

節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)由于使用了新的、低能耗的微電子器件，能夠做到高度集成，處理器、執(zhí)行器以及傳感器能夠集中于統(tǒng)一的器件中，體積更小，制造價(jià)格更低，能耗更少，價(jià)格優(yōu)勢(shì)更為突出。

1.2 定位節(jié)點(diǎn)密集分布

要想實(shí)現(xiàn)無線傳感技術(shù)的定位功能，需要將大量傳感器節(jié)點(diǎn)放置于被檢測(cè)物體的周圍。被檢測(cè)物體周圍放置的傳感器節(jié)點(diǎn)越多，獲得的被檢測(cè)物體的信息就越詳細(xì)，對(duì)被檢測(cè)物體的認(rèn)識(shí)也就越準(zhǔn)確，檢測(cè)精度也就越高。

1.3 自組織結(jié)構(gòu)

節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)組織結(jié)構(gòu)形式為自組織，之所以選擇這種組織結(jié)構(gòu)形式，主要是因?yàn)橐韵氯N原因：

（1）定位環(huán)境復(fù)雜多變，傳感器非常容易出現(xiàn)失效，為了解決傳感器失效的情況，提高傳感器檢測(cè)精度，通常在節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置較多的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)。（2）節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)中使用的傳感器數(shù)量多，每個(gè)傳感器位置并不固定，傳感器相對(duì)位置隨機(jī)，在布置之前獲得傳感器具體位置是不可能的。（3）節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)在定位過程使用的定位網(wǎng)絡(luò)是非固定的。

因?yàn)樯鲜鲈?，?jié)點(diǎn)定位技術(shù)采用的組織形式為自組織式，能夠根據(jù)檢測(cè)環(huán)境和檢測(cè)物體的需要隨時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，確保定位的準(zhǔn)確性。

2 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)算法分類

2.1 分類依據(jù)為是否有參考節(jié)點(diǎn)

如果節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)中存在已知位置的節(jié)點(diǎn)，就應(yīng)該使用有參考節(jié)點(diǎn)的算法，例如GPS-Free和Terrain算法等，這些算法首先進(jìn)行參考節(jié)點(diǎn)定位，但其對(duì)參考節(jié)點(diǎn)的數(shù)量有所要求。如果節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)中節(jié)點(diǎn)的位置都未知，那么就應(yīng)該使用無參考節(jié)點(diǎn)的算法，例如ABC和AFL算法等，利用節(jié)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行定位。

2.2 分類依據(jù)為節(jié)點(diǎn)的耦合程度

如果節(jié)點(diǎn)之間存在非常密切的耦合作用，應(yīng)該使用緊密耦合節(jié)點(diǎn)定位算法，例如HT算法、AB算法以及AT&T算法，這種算法的特點(diǎn)就是參考節(jié)點(diǎn)和控制器之間用有線介質(zhì)進(jìn)行連接，參考節(jié)點(diǎn)固定于特殊的位置，能夠有效解決節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間和空間同步性的問題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，定位準(zhǔn)確性高，特別適合于室內(nèi)定位，但算法可擴(kuò)展性差，在布線較差的環(huán)境中定位效果極差。如果節(jié)點(diǎn)之間耦合作用較為松散，則需要使用松散耦合定位算法。

2.3 分類依據(jù)為節(jié)點(diǎn)的集中程度

如果節(jié)點(diǎn)分布比較集中，使用的定位算法應(yīng)該為集中式定位算法，例如APIT以及凸規(guī)劃算法。如果節(jié)點(diǎn)分布比較松散，使用的定位算法應(yīng)該為分布式節(jié)點(diǎn)定位算法，例如DV-Hop算法。增量式節(jié)點(diǎn)定位算法的特點(diǎn)為已知三個(gè)或者是四個(gè)中心節(jié)點(diǎn)的位置，根據(jù)新節(jié)點(diǎn)和已知中心節(jié)點(diǎn)的距離進(jìn)行其他節(jié)點(diǎn)位置的計(jì)算。

3 算法對(duì)比

本節(jié)將對(duì)APIT算法、Euclidean算法、RobustPosition算法、BoundingBox算法以及DV-Hop算法進(jìn)行總結(jié)對(duì)比：（1）APIT算法的優(yōu)點(diǎn)為性能穩(wěn)定，定位準(zhǔn)確，對(duì)節(jié)點(diǎn)密度要求不高；缺點(diǎn)為通信量不足，要求良好的網(wǎng)絡(luò)連通性；（2）Euclidean算法適用的定位網(wǎng)絡(luò)為具有不規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)外部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)依賴度較高，一次只能傳輸兩跳數(shù)據(jù)包，通信量少，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)密度影響算法的精確度。（3）RobustPosition算法具有良好的擴(kuò)展性，如果網(wǎng)絡(luò)連通性較好，那么距離誤差對(duì)算法的精確度影響非常低，算法定位精確度較高，但對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋時(shí)間較長，算法對(duì)初始位置依賴度較高，一旦初始位置定位錯(cuò)誤，整個(gè)算法將會(huì)失效。（4）BoundingBox算法主要用于節(jié)點(diǎn)定位能力有限網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)中，對(duì)節(jié)點(diǎn)密度有著較高的要求，如果節(jié)點(diǎn)密度小，則算法的精度和定位準(zhǔn)確性將會(huì)變得非常差。但該算法具有良好的可擴(kuò)展能力，被測(cè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模并不影響算法復(fù)雜度。（5）DV-Hop算法主要用于具有規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的定位中，對(duì)參考節(jié)點(diǎn)數(shù)量沒有較高的要求，能夠計(jì)算密集網(wǎng)絡(luò)每一跳的均值，計(jì)算量和通信量適中，定位較為準(zhǔn)確。

4 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)今后發(fā)展的方向

（1）硬件設(shè)施 。今后節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)硬件設(shè)施將朝向體積更小、成本更低、功能更強(qiáng)的方向發(fā)展，新能源將成為各種硬件設(shè)施工作的動(dòng)力。

（2）網(wǎng)絡(luò)管理 。今后節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理將具有良好的安全性能，將采取多種防干擾技術(shù)和信息傳遞認(rèn)證技術(shù)，確保無線傳感定位技術(shù)的信息安全；此外，今后節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)將具有更少的能耗，以更少的能耗獲得更好的系統(tǒng)工作性能。

（3）通信協(xié)議。今后節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議將會(huì)摻雜Mesb、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞榷喾N結(jié)構(gòu)，將會(huì)有更高的數(shù)據(jù)傳輸速度和更好的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。今后節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)不論是物理層通信協(xié)議的調(diào)制方式，還是物理層通信協(xié)議的頻段選擇，或者是物理層通信協(xié)議的傳輸媒體和之前相比都有很大的改善，數(shù)據(jù)恢復(fù)能力和傳輸能力都有較大的改觀。

5 結(jié)束語

在當(dāng)今國家國防建設(shè)領(lǐng)域、居民生活領(lǐng)域、環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域以及工農(nóng)發(fā)展領(lǐng)域都離不開無線傳感定位技術(shù)，其改變了現(xiàn)代人類生活方式，對(duì)世界的發(fā)展產(chǎn)生了非常大的影響，對(duì)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的研究是十分迫切并且十分必要的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]馬淑麗，趙建平.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中DV-Hop定位算法的改進(jìn)[J].通信技術(shù)，2015（07）.

作者簡介：金亮，男，滿族，遼寧錦州人，研究生，講師，研究方向：自動(dòng)化。