基于半正定规划的RSS-TOA联合定位算法

叶凯枫,楼喜中,梁 俊,金小萍

(中国计量大学 信息工程学院,浙江 杭州 310018)

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)在智能机器人、交通规划、海上救援、野火探测等工程和技术领域都有重要的应用,引起了学术界的广泛关注和研究。其中由于传感器节点在空间中是随机布置的,而找出节点的确切位置是必不可少的,所以无线传感器网络中的定位技术成为了研究重点。目前关于传感器节点的定位技术主要分为了以下两大类。

基于非测距手段的算法,诸如,质心、DV-Hop、APIT,PSO等元启发式优化算法[1,2],虽然该类算法对硬件要求不高,且传感器自身成本低、功耗小,但依旧存在定位精度低和根据不同环境而布置特定网络的缺点。

基于测距手段的算法,诸如,接收信号强度(received signal strength,RSS)、到达时间(time of arrival,TOA)、到达时间差(time difference of arrival,TDOA)[3]、到达角度(angle of arrival,AOA)等[4-5],与非测距相比,大多数实用的算法研究都鼓励基于测距的定位技术,因此上述RSS、TOA以及TDOA的定位技术都比较容易实现。其中TOA技术是计算从目标节点到锚节点的所需时间,然后通过三个锚节点相对目标节点测量的时间圆相交,便可以大致得到目标节点所在区域,但其依旧存在短距离定位性能差的缺点[6-8];TDOA是计算目标节点到不同锚节点的时间差从而估算出移动目标节点的位置,在TDOA技术中,如果采用下行链路方案,定位数据需要在目标节点端进行一定的处理并将数据上传给服务器,这也意味着目标节点的硬件系统需要更多数据处理的性能以及存储能力。因此,为了满……