基于RSSI的无线传感器网络节点定位算法研究

无线传感器网络是由大量具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式形成的网络。针对无线传感器网络节点定位问题，以RSSI测距为基础，提出了一种最小二乘估计的节点定位

无线传感器网络(Wireless sensor networks, WSN)是由大量具有感知、计算和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式构成的网络[1] [2] [3] [4]，它能够根据环境自主完成监测、目标发现、识别与跟踪等任务。WSN 具有随机布设、自组织和隐蔽性强等优点，可被广泛应用于国防军事、环境监测、智能交通、医疗卫生、反恐抗灾等领域[1] [2] [3]，已经引起了许多国家的工业界和学术界的高度重视。

无线传感器网络主要包括传感器节点、汇聚节点和管理节点组成， 可以随机的方式布设在监测环境中。

无线传感器网络具有随机布设、自组织和环境自适应等特点，这使它在工业和军事领域有着广阔的应用前景和很高的应用价值[5]。

无线传感器网络可以用于监控海域污染、预防原始森林火灾、采集大气数据、地表监测等，也可用于监测土壤成分变化，还可用于监测工厂、矿井等危险性较高的场所。无线传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中，通过布设的传感器采集相应的信息，用于监控兵力、装备和物资，监视冲突区，侦察敌方地形与布防，目标跟踪与定位，战场损伤评估，核、生物和化学攻击的探测与侦察等。

定位技术是无线传感器网络的关键技术之一[6] [7]。无线传感器节点经常是随机的部署在各种环境下以自组织的方式进行数据采集、监测监控等任务，节点的位置信息不能事先获知，必须对节点的位置进行定位，节点自定位是完成目标追踪监测监控任务的前提。目前许多无线传感器网络节点定位算法复杂度较高[6]，对硬件要求较高，不适合在传感器节点上实现，本文研究一种基于距离的定位方法，根据接收信号强度信息，利用最小二乘法，估计未知节点位置与信道衰减因子，从而为无线传感器网络的实际应用奠定基础。

2. 无线传感器网络节点定位算法 在无线传感器网络中，若节点位置已知，则称其为信标节点(Beacon Node)，否则称为未知节点(Unknown Node)。

信标节点可以通过携带GPS 等手段获得自身的精确位置， 它是未知节点定位的参考点。

目前传感器节点定位算法可以分为基于距离的定位算法和距离无关的定位算法[5]。基于距离的定位算法有三边测量法、三角测量法和极大似然估计法等，距离无关的定位算法有质心法、DV-Hop 算法等。下面简要讨论三边测量法和质心法。

1) 三边测量法 三边测量法如图1 所示，已求出未知节点D(x, y)与信标节点A(xa, ya), B(xb, yb), C(xc, yc)的距离分别为da, db, dc，则存在下列公式