基于移动锚点的三维无线传感网节点定位算法研究∗

王 群陈友荣∗陈 浩苏子漪刘半藤万锦昊

(1.浙江树人大学信息科技学院,浙江 杭州310015；2.常州大学计算机与人工智能学院,江苏 常州213164)

无线传感网(wireless sensor network,WSN)由在一个区域内均匀或随机部署的能量、容量和功能有限的大量微型低成本传感节点组成。其中,定位作为WSN不可或缺的一部分,可广泛应用于目标移动监测、核能监测、生物攻击监测等军事应用,森林火灾监测、洪水监测、精准农业等环境应用,家庭和办公室自动化,人体健康监测,医院内医生和患者跟踪等应用领域[1]。虽然均匀部署的传感节点能够较好的实现定位,但是随机部署的传感节点可能会造成网络的分裂,部分区域密集分布,部分区域稀疏分布甚至不存在,因此需要进行定位,从而获得每一个传感节点的准确位置坐标[2]。

目前,二维无线传感网(2D WSN)的定位算法研究成果较多,其在平坦的地形上定位精度较高[3]。但是在地上和水下的无线传感网较多应用中,需要考虑传感节点的三维坐标。2D WSN通信范围是圆形,而三维无线传感网(3D WSN)的通信范围为球形,且定位时需要4个以上的锚点位置坐标,这使3D WSN的传感节点定位问题面临新的挑战。

目前,3D WSN的定位算法可分成无距离定位算法和基于距离的定位算法。无距离定位算法可包括DV-hop(distance vector-hop)[4],质心等算法,但是该类算法只能粗略获知传感节点分布的位置,定位精度较低。而基于距离的定位算法,利用锚点提供的参考位置,计算传感节点的位置信息,其定位精度较高。……