17、无线传感器网络中的软计算与节点定位技术

无线传感器网络中的软计算与节点定位技术

1. 无线信号传播与距离估计

无线传感器网络中，无线电传播模型可根据发射机和接收机之间的距离预测接收信号的功率。在理想模型中，接收信号功率强度与距离的关系由以下公式表示：
[Pr(d)=\frac{P_{\lambda}G_tG_r\lambda^2}{(4\pi d)^2L}]
其中，$P_{\lambda}$ 是发射功率，$G_t$ 是发射天线增益，$G_r$ 是接收天线增益，$L$ 是系统损耗，$d$ 是发射机与接收机之间的距离，$\lambda$ 是系统波长。

利用WSN传感器节点通过接收的射频信号强度来估计距离也有相关研究。在实验中，采用不同的配置策略，包括发射机的不同功率水平和传感器的部署策略，以估计接收信号强度之间的关系以及发射机和接收机单元之间的距离。

2. 距离测量方法

• 到达时间（ToA） ：基于波的传播速度和测量无线电信号在两个传感器节点之间传播的时间来估计发射机和接收机之间的距离。该方法可应用于多种信号，如射频、声学、红外和超声波。ToA测量精度较高，但需要传感器节点具备较快的处理能力，以解析多个时间差进行细粒度测量。
• 到达时间差（TDoA） ：通过不同通信介质以不同速度传播的到达时间差来测量发射机到接收机的距离。例如，在传感器节点中基于两种不同的通信方式（超声波和无线电）进行ToA测量，由于超声波和无线电的传播速度差异较大，可利用这种差异进行距离测量。
• 到达角度（AoA） ：指接收机从发射机接收信号的