無線傳感器網絡定位技術
發布時間:2012/3/30 20:16:31 訪問次數:2963
基于無線傳感器網絡的目標跟2SB1261-Z-T1 蹤過程大致包括3個階段：檢測、定位和通告，定位是跟蹤的技術基礎。時間同步是傳統測距的前提條件，也直接影響測距的精度。本章首先介紹無線傳感器定位和跟蹤技術，然后介紹時間同步相關技術。
定位是無線傳感器網絡重要的支撐技術，定位就是確定位置。確定位置在實際應用中有兩種意義：一種是確定自己在系統中的位置；另一種是確定目標在系統中的位置。無線傳感器網絡的定位是指自組織的網絡通過特定方法提供節點位置信息。這種自組織網絡定位分為節點自身定位和目標定位。節點自身定位是確定網絡中節點為坐標位置的過程。目標定位是確定網絡覆蓋范圍內目標的坐標位置。
在傳感器網絡中，沒有統一的最優的定位算法，只有針對特定環境比較適合的定位算法。在特定的環境中，某些算法的某些性能可能會優于其他算法。所以，針對不同的環境會有不同的定算法。在統計和歸納已有的定位算法的基礎上，可以按照下面的標準對定位算法進行分類。
1．基于測距的定位和無需測距的定位
根據定位過程中是否需要測量實際節點之間的距離，把定位算法分為基于測距( Range-Based)的定位算法和無需測距(Range-Free)昀定位算法‘u。前者需要測量相鄰節點之間的絕對距離或者方位，并利用節點間的實際距離或者方位來計算未知節點的位置，常用的測距技術有RSS（到達信號強度）測量法、TOA（到達時間）測量法、TDOA（到達時間差）測量法等。基于測距的定位技術在使用以上測距技術的基礎上再通過各種方法進行改進，如多次測量求平均值、剔除誤差太大的數據等方法。由于這些方法需要增加計算復雜度和多余的通信開銷，所以基于測距的定位方法雖然在定位精度上有一定可取之處，但是并不適用于低功耗、低成本的領域。
基于無需測距的定位算法無需測量節點之間的絕對距離或方位，而是利用節點間的估計距離計算節點的位置。比較典型的DV-Hop定位、凸規劃定位都是基于無需測距的定位算法。基于無需測距的定位算法雖然在精確度方面有待進一步改進，但是具有可擴展性、規模性以及代價小等優點。
2．絕對定位與相對定位
絕對定位的定位結果是一個標準的坐標位置，如經緯度；而相對定位通常是以網絡中部分節點為參考，建立整個網絡的相對坐標系統。絕對定位可為網絡提供唯一的命名空間，受網絡變動影響較小，有非常廣泛的應用領域。但是在相對定位的基礎上同樣也能夠實現部分路由協議，尤其是基于地理位置的路由。大多數定位系統都可以實現絕對定位，只有部分定位系統和算法能實現相對定位。
3．集中式計算、分布式計算與遞增式計算
根據定位的計算方式的不同，可以把定位分為集中式計算和分布式計算。集中式計算是指把所需要的定位信息集中傳送到某個中心節點（如匯聚節點），由該節點進行集中計算未知節點的位置。分布式計算是指由節點間進行信息交換，未知節點根據自身獲取足夠的信息進行自身位置計算的計算方式。集中式計算的優點是可以從全局角度出發更好地進行規劃，從而獲得相對精確的定位。缺點是集中式計算的中心節點以及它周圍的節點通信開銷過大、能耗過快，易造成個別節點過早死亡，從而影響其他節點的定位。分布式計算可使網絡中所有節點同時進行位置計算。例如遞增式分布計算通常是從信標芾點開始，信標節點周圍的節點首先開始定位，依次向外延伸，逐步實現整個網絡的定位。遞增式算法的缺點是在定位過程中誤差容易被積累和放大。
定位是無線傳感器網絡重要的支撐技術，定位就是確定位置。確定位置在實際應用中有兩種意義：一種是確定自己在系統中的位置；另一種是確定目標在系統中的位置。無線傳感器網絡的定位是指自組織的網絡通過特定方法提供節點位置信息。這種自組織網絡定位分為節點自身定位和目標定位。節點自身定位是確定網絡中節點為坐標位置的過程。目標定位是確定網絡覆蓋范圍內目標的坐標位置。
在傳感器網絡中，沒有統一的最優的定位算法，只有針對特定環境比較適合的定位算法。在特定的環境中，某些算法的某些性能可能會優于其他算法。所以，針對不同的環境會有不同的定算法。在統計和歸納已有的定位算法的基礎上，可以按照下面的標準對定位算法進行分類。
1．基于測距的定位和無需測距的定位
根據定位過程中是否需要測量實際節點之間的距離，把定位算法分為基于測距( Range-Based)的定位算法和無需測距(Range-Free)昀定位算法‘u。前者需要測量相鄰節點之間的絕對距離或者方位，并利用節點間的實際距離或者方位來計算未知節點的位置，常用的測距技術有RSS（到達信號強度）測量法、TOA（到達時間）測量法、TDOA（到達時間差）測量法等。基于測距的定位技術在使用以上測距技術的基礎上再通過各種方法進行改進，如多次測量求平均值、剔除誤差太大的數據等方法。由于這些方法需要增加計算復雜度和多余的通信開銷，所以基于測距的定位方法雖然在定位精度上有一定可取之處，但是并不適用于低功耗、低成本的領域。
基于無需測距的定位算法無需測量節點之間的絕對距離或方位，而是利用節點間的估計距離計算節點的位置。比較典型的DV-Hop定位、凸規劃定位都是基于無需測距的定位算法。基于無需測距的定位算法雖然在精確度方面有待進一步改進，但是具有可擴展性、規模性以及代價小等優點。
2．絕對定位與相對定位
絕對定位的定位結果是一個標準的坐標位置，如經緯度；而相對定位通常是以網絡中部分節點為參考，建立整個網絡的相對坐標系統。絕對定位可為網絡提供唯一的命名空間，受網絡變動影響較小，有非常廣泛的應用領域。但是在相對定位的基礎上同樣也能夠實現部分路由協議，尤其是基于地理位置的路由。大多數定位系統都可以實現絕對定位，只有部分定位系統和算法能實現相對定位。
3．集中式計算、分布式計算與遞增式計算
根據定位的計算方式的不同，可以把定位分為集中式計算和分布式計算。集中式計算是指把所需要的定位信息集中傳送到某個中心節點（如匯聚節點），由該節點進行集中計算未知節點的位置。分布式計算是指由節點間進行信息交換，未知節點根據自身獲取足夠的信息進行自身位置計算的計算方式。集中式計算的優點是可以從全局角度出發更好地進行規劃，從而獲得相對精確的定位。缺點是集中式計算的中心節點以及它周圍的節點通信開銷過大、能耗過快，易造成個別節點過早死亡，從而影響其他節點的定位。分布式計算可使網絡中所有節點同時進行位置計算。例如遞增式分布計算通常是從信標芾點開始，信標節點周圍的節點首先開始定位，依次向外延伸，逐步實現整個網絡的定位。遞增式算法的缺點是在定位過程中誤差容易被積累和放大。
基于無線傳感器網絡的目標跟2SB1261-Z-T1 蹤過程大致包括3個階段：檢測、定位和通告，定位是跟蹤的技術基礎。時間同步是傳統測距的前提條件，也直接影響測距的精度。本章首先介紹無線傳感器定位和跟蹤技術，然后介紹時間同步相關技術。
定位是無線傳感器網絡重要的支撐技術，定位就是確定位置。確定位置在實際應用中有兩種意義：一種是確定自己在系統中的位置；另一種是確定目標在系統中的位置。無線傳感器網絡的定位是指自組織的網絡通過特定方法提供節點位置信息。這種自組織網絡定位分為節點自身定位和目標定位。節點自身定位是確定網絡中節點為坐標位置的過程。目標定位是確定網絡覆蓋范圍內目標的坐標位置。
在傳感器網絡中，沒有統一的最優的定位算法，只有針對特定環境比較適合的定位算法。在特定的環境中，某些算法的某些性能可能會優于其他算法。所以，針對不同的環境會有不同的定算法。在統計和歸納已有的定位算法的基礎上，可以按照下面的標準對定位算法進行分類。
1．基于測距的定位和無需測距的定位
根據定位過程中是否需要測量實際節點之間的距離，把定位算法分為基于測距( Range-Based)的定位算法和無需測距(Range-Free)昀定位算法‘u。前者需要測量相鄰節點之間的絕對距離或者方位，并利用節點間的實際距離或者方位來計算未知節點的位置，常用的測距技術有RSS（到達信號強度）測量法、TOA（到達時間）測量法、TDOA（到達時間差）測量法等。基于測距的定位技術在使用以上測距技術的基礎上再通過各種方法進行改進，如多次測量求平均值、剔除誤差太大的數據等方法。由于這些方法需要增加計算復雜度和多余的通信開銷，所以基于測距的定位方法雖然在定位精度上有一定可取之處，但是并不適用于低功耗、低成本的領域。
基于無需測距的定位算法無需測量節點之間的絕對距離或方位，而是利用節點間的估計距離計算節點的位置。比較典型的DV-Hop定位、凸規劃定位都是基于無需測距的定位算法。基于無需測距的定位算法雖然在精確度方面有待進一步改進，但是具有可擴展性、規模性以及代價小等優點。
2．絕對定位與相對定位
絕對定位的定位結果是一個標準的坐標位置，如經緯度；而相對定位通常是以網絡中部分節點為參考，建立整個網絡的相對坐標系統。絕對定位可為網絡提供唯一的命名空間，受網絡變動影響較小，有非常廣泛的應用領域。但是在相對定位的基礎上同樣也能夠實現部分路由協議，尤其是基于地理位置的路由。大多數定位系統都可以實現絕對定位，只有部分定位系統和算法能實現相對定位。
3．集中式計算、分布式計算與遞增式計算
根據定位的計算方式的不同，可以把定位分為集中式計算和分布式計算。集中式計算是指把所需要的定位信息集中傳送到某個中心節點（如匯聚節點），由該節點進行集中計算未知節點的位置。分布式計算是指由節點間進行信息交換，未知節點根據自身獲取足夠的信息進行自身位置計算的計算方式。集中式計算的優點是可以從全局角度出發更好地進行規劃，從而獲得相對精確的定位。缺點是集中式計算的中心節點以及它周圍的節點通信開銷過大、能耗過快，易造成個別節點過早死亡，從而影響其他節點的定位。分布式計算可使網絡中所有節點同時進行位置計算。例如遞增式分布計算通常是從信標芾點開始，信標節點周圍的節點首先開始定位，依次向外延伸，逐步實現整個網絡的定位。遞增式算法的缺點是在定位過程中誤差容易被積累和放大。
定位是無線傳感器網絡重要的支撐技術，定位就是確定位置。確定位置在實際應用中有兩種意義：一種是確定自己在系統中的位置；另一種是確定目標在系統中的位置。無線傳感器網絡的定位是指自組織的網絡通過特定方法提供節點位置信息。這種自組織網絡定位分為節點自身定位和目標定位。節點自身定位是確定網絡中節點為坐標位置的過程。目標定位是確定網絡覆蓋范圍內目標的坐標位置。
在傳感器網絡中，沒有統一的最優的定位算法，只有針對特定環境比較適合的定位算法。在特定的環境中，某些算法的某些性能可能會優于其他算法。所以，針對不同的環境會有不同的定算法。在統計和歸納已有的定位算法的基礎上，可以按照下面的標準對定位算法進行分類。
1．基于測距的定位和無需測距的定位
根據定位過程中是否需要測量實際節點之間的距離，把定位算法分為基于測距( Range-Based)的定位算法和無需測距(Range-Free)昀定位算法‘u。前者需要測量相鄰節點之間的絕對距離或者方位，并利用節點間的實際距離或者方位來計算未知節點的位置，常用的測距技術有RSS（到達信號強度）測量法、TOA（到達時間）測量法、TDOA（到達時間差）測量法等。基于測距的定位技術在使用以上測距技術的基礎上再通過各種方法進行改進，如多次測量求平均值、剔除誤差太大的數據等方法。由于這些方法需要增加計算復雜度和多余的通信開銷，所以基于測距的定位方法雖然在定位精度上有一定可取之處，但是并不適用于低功耗、低成本的領域。
基于無需測距的定位算法無需測量節點之間的絕對距離或方位，而是利用節點間的估計距離計算節點的位置。比較典型的DV-Hop定位、凸規劃定位都是基于無需測距的定位算法。基于無需測距的定位算法雖然在精確度方面有待進一步改進，但是具有可擴展性、規模性以及代價小等優點。
2．絕對定位與相對定位
絕對定位的定位結果是一個標準的坐標位置，如經緯度；而相對定位通常是以網絡中部分節點為參考，建立整個網絡的相對坐標系統。絕對定位可為網絡提供唯一的命名空間，受網絡變動影響較小，有非常廣泛的應用領域。但是在相對定位的基礎上同樣也能夠實現部分路由協議，尤其是基于地理位置的路由。大多數定位系統都可以實現絕對定位，只有部分定位系統和算法能實現相對定位。
3．集中式計算、分布式計算與遞增式計算
根據定位的計算方式的不同，可以把定位分為集中式計算和分布式計算。集中式計算是指把所需要的定位信息集中傳送到某個中心節點（如匯聚節點），由該節點進行集中計算未知節點的位置。分布式計算是指由節點間進行信息交換，未知節點根據自身獲取足夠的信息進行自身位置計算的計算方式。集中式計算的優點是可以從全局角度出發更好地進行規劃，從而獲得相對精確的定位。缺點是集中式計算的中心節點以及它周圍的節點通信開銷過大、能耗過快，易造成個別節點過早死亡，從而影響其他節點的定位。分布式計算可使網絡中所有節點同時進行位置計算。例如遞增式分布計算通常是從信標芾點開始，信標節點周圍的節點首先開始定位，依次向外延伸，逐步實現整個網絡的定位。遞增式算法的缺點是在定位過程中誤差容易被積累和放大。
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