21世纪末以来,随着半导体技术、通信技术、微电子系统、计算机技术等的发展,具有环境感知、信息处理、信号传播的传感器节点逐渐出现,而由其组成的无线传感器网络的技术及应用也逐渐火热。无线传感器网络作为一种新兴起的信息获取和处理技术引起了人们的广泛关注,更是近年来各国研究的热点问题。在实际的应用中,传感器节点的自身位置信息在整个监测过程中非常重要,因此,对定位技术的研究具有非常重要的意义。在实际的无线传感器网络系统中,传感器节点是随机部署的,其位置是不可知的,因此,在部署后需要对这些感知节点进行自身定位。本文基于节点定位在无线传感器网络系统中重要性,主要研究了节点定位算法。首先概述了无线传感器网络,重点对节点定位技术进行了详尽理论分析。根据已有的相关理论知道使用测距技术的定位能提高定位精度,但节点间测量到的距离很容易受多径、多址干扰、非视距传输等因素的影响。而不使用测距技术的定位可能减少节点的能量消耗。通过分析测距技术和不使用测距技术的优点考虑,本文对两类中经典的算法作了相关研究,并针对目前大多数优秀的传感器节点的定位算法还只局限于二维平面的情况,从三维环境中立体空间的定位出发,提出了一种面向三维立体空间的无线传感器网络的自身定位算法——四面质心定位算法。该算法充分考虑了实际的三维环境下立体空间对传感器节点信号传播的影响,并且引入数学中立体几何的概念。本文提出的该算法,首先是引入了立体坐标系；再通过锚节点间的信息,建立几何关系；然后通过未知节点与锚节点间的信息,提出定位近点；最后通过各定位近点构成的立体图形,以其质心作为未知节点的位置。这个过程中,有两层计算过程,从而减少了误差,一定程度上提高了定位精度。而在能量消耗方面本文使用了质心定位作为第二阶段的实际定位,基于其硬件成本低、能耗小等优点,本文定位算法不需要额外增加成本就可以既增加了精度,而且在能量损耗方面得到了有效的控制。本文通过细致的理论分析了该算法的特点：首先该算法是基于网络连通性的分布式的三维定位算法,节点间通信开销相对完测距的定位算法有些增加,但该算法设计简单,而且计算量相对较小,适合于很多种规模的无线传感器网络的节点定位,成为重要的是定位精度有了一定提高。本文通过详尽的仿真实验对比也证明了该算法相对质心定位算法,有效的提高了定位算法的定位精度,适合高精度的节点定位要求。
