基于信号到达角度(AOA)的无线传感器网络节点定位算法

摘要:基于信号到达角(AOA)的定位算法是一种常见的无线传感器

网络节点自定位算法,该算法通信开销低,定位精度高。由于各种原因,多个节点的估计位置可能存在不可靠的位置。提出一种改进的基于信号到达角的定位方法,通过过滤误差较大的估计位置来提高定位精度。仿真结果表明,本文提出的改进算法可以很好地提高定位精度。

关键词:无线传感器

网络; 节点定位;到达角;估计位置过滤

近年来,随着无线通信、集成电路、传感器的发展

以及微电系统等技术的快速发展和成熟,被誉为未来世界三大高科技产业之一。

网络(WSN,Wireless Sensor Network)已经引起了全世界的关注。随着物联网概念的引入,传感器成为其关键技术

技术已经成为人们研究的核心。随着无线传感器网络的应用逐渐渗透到人们生活的方方面面,其核心支撑的节点定位技术也不断得到完善和推广。

在WSN中,传感器节点随机分布在监控区域内常用的无线传感器网络aoa定位方法原理,部分节点可以通过携带自己的定位设备或人工部署来获取其精确位置。这样的节点称为锚节点;其他未知节点(未知节点)只能按照一定的定位机制,根据锚节点的位置来估计自己的位置。锚节点的比例直接影响传感器网络的成本。根据是否需要测距,节点定位算法分为两类:基于范围的定位算法和无范围定位算法。Range-free算法仅依靠网络连通性等信息就可以实现定位。其主要代表算法包括Centroid(质心)、DVHop(Distance Vector-Hop)、凸规划(Convex)和 APIT(三角测量中的近似完美点)。测试)等,无测距的定位算法对硬件要求不高,但通常定位精度不高;基于测距的定位算法在定位过程中需要测量节点间的角度信息或距离常用的无线传感器网络aoa定位方法原理,其典型算法有接收信号强度法(RSSI,Received Signal Strength Indicator)、信号传输时间法(TOA,Time of Arrival )、信号到达角法(AOA,Arrival of Angle)等,通过测量未知节点与锚节点之间的距离。距离或角度信息,然后使用三边测量、三角测量或最大似然估计来计算未知节点的位置信息。基于距离的算法具有较高的定位精度,但对无线传感器网络节点的硬件和成本有一定的要求。未来的研究趋势是低成本、高能效的角度或距离测量技术及相关定位算法。

基于信号到达角的定位算法是典型的基于测距的定位算法。它通过一些硬件设备感知发射节点信号的到达方向,计算接收节点与锚节点之间的相对方位角或角度,然后利用三角测量或其他方式计算出未知节点的位置。本文首先介绍了一种典型的基于信号到达角的节点定位算法。在此基础上,提出一种改进算法,即在对定位结果进行细化和校正阶段,通过选择滤波误差较大的估计位置,提高系统的定位精度,使最终的定位结果更加有效。

1 理论分析

1.1 基于信号到达角的定位算法

算法的第一步是测量阶段,即未知节点通过专用设备测量获得通信范围内锚节点的信号到达角信息。

第二步利用角射线原理求解方程,计算未知节点的估计位置,假设未知节点P(x,y),测量两个锚节点A(x1,y)和B(x2, y2) α和β的信号到达角信息为α和β.求解方程:

第 3 部分用于微调。当未知节点的通信半径内存在多个锚节点时,将两个锚节点划分为不同的排列组合为一组。结果,将有多个估计位置。最终估计位置。

该算法的一般流程图如图1所示。

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