53、无线传感器网络定位算法：解决复杂环境下的定位难题

无线传感器网络定位算法：解决复杂环境下的定位难题

1. 无线传感器网络定位的背景与挑战

随着无线传感器网络（WSNs）技术的发展和产品的成熟，WSNs凭借其独特优势，逐渐渗透到社会的各个领域。在大多数WSNs的实际应用中，位置信息起着至关重要的作用。获取位置信息最便捷的方式是在WSNs节点上添加卫星定位系统模块，但这种方式成本高、功耗大，且只能在无障碍物的室外环境中使用。研究表明，人们超过80%的生活和工作时间处于封闭环境中，95%的社会生产活动也在此类环境中完成，而在封闭环境下，卫星信号会遭受严重衰减、多径效应以及复杂的信号变化，难以满足定位需求。

随着传感器网络、物联网等新技术的出现，单跳定位模式逐渐升级为多跳定位模式。多跳定位算法大致可分为基于距离（range-based）和无需距离（range-free）两类。其中，无需距离的多跳技术因其无需特殊硬件、成本低，仅需节点间的连接信息，受到了更多关注。

然而，在实际环境中，传感器网络可能存在各向异性，节点分布不均匀。这会导致每跳距离不固定，若使用固定的每跳距离来代表节点间的物理距离，会引入巨大误差。

2. 相关工作回顾

经过多年的探索和发展，已经有许多多跳无需距离的定位算法被提出，典型的如DV-hop和Amorphous等。这些算法假设传感器网络是各向同性的，节点分布均匀，每跳计数代表实际距离。具体步骤如下：
1. 测量节点间的跳数，并将其线性转换为平均每跳距离。
2. 定位算法通过跳数乘以平均每跳距离，计算普通节点与锚节点之间的估计距离。
3. 普通节点根据到锚节点的估计距离，通过多边定位法估计自身位置。

但在实际环境中，这种方法会