基于移动无线传感器网络的定位研究概论

《工业控制计算机》2011年第24卷第8期23

基于移动无线传感器网络的定位研究概论

LocalizationResearchSurveyBasedonMobileWirelessSensorNetwork

李

煜

陈林星（武汉纺织大学电子与电气工程学院，湖北武汉430073）

摘

要

近来，在无线传感器网络的研究已经集中到了移动无线传感器网络，已经出现了可以控制自我移动的微小传感器装置了。尽管移动性加强了传感器网络的覆盖和连接之间的联系，但是仍然存在着很多问题。在这些问题中，最主要的可能就是传感器节点的位置估计了。定位不仅需要知道传感器所在空间环境的数据，也需要知道移动传感器导航的关键特征。对移动无线传感器网络的定位方法作了一些概述性的介绍，包括基本结构，测试技术和定位算法等等，并综述了移动无线传感器网络在实际领域中的应用。

关键词：移动无线传感器网络，基本结构，测试技术，定位算法

Abstract

Recently,studiesinwirelesssensornetworkalreadyconcentrationtomobilewirelesssensornetwork．Nowalreadyap-pearedacancontrolselfmobiletinysensordevices．Althoughmobilitystrengthenssensornetworkcoverageandconnectionbetweenofcontact,butstillexistmanyproblems．Intheseproblems,themainsensornodeisprobablythepositionestimation．Localizationisnotonlyneedtoknowwherethesensordataenvironmentofthespace,alsoneedtoknowthekeyfeatureofmovingsensornavigation．Inthispaperthemobilewirelesssensornetworkmadesomelocalizationmethodisintroduced．

Keywords:mobilesensornetwork,basicstructure,testingtechnology,localization

algorithm

移动无线传感器网络（Mobilewirelesssensornetworks，简称MWSN）是无线传感器网络的一部分，其中，它的移动性在应用方面起到很重要的作用。近来，移动性在无线传感器网络的研究领域里越来越重要了。尽管WSN的部署从来没有要求是全静态的，但是加入的移动性还是有一些问题需要克服。这些问题包括传感器节点的连接，覆盖范围，能量的消耗等方面。

对于MWSN来说，一个最重要的问题就是需要对移动节点定位，为了知道一个空间环境的传感数据，必须要通过一定的传感范围。这就需要知道传感器的位置了。因为传感器节点可能是被动态的部署的（比如直接从飞机上撒下），或者在整个工作时间内一直改变位置（比如粘附在一个移动物体上）。所以就没有办法知道每一个节点的具体位置。对于静态WSN来说，由于节点的位置都是确定的，所以就不存在这方面的问题了，但是移动传感器就必须频繁的估计它们的位置。这将耗费时间和能量以及其它的一些资源。当然，在WSN中采用的能提供高精度位置信息的定位方案不能在移动节点中运用，因为它们要求集中处理，这将花费相当长的时间，而且静态WSN的环境或者网络拓扑也不适用于动态网络。

目前，应用最广泛的定位方式是GPS

［1］

唯一地依赖GPS技术的。

1移动无线传感器网络

在这一部分，我们介绍了MWSN的几种结构，以及MWSN

与WSN的不同和WSN引入移动性的优点。

1．1MWSN的结构［2］

移动传感器网络能被分为平面、二层、三层这些分层的结构，如图1图示。

图1（a）平面，（b）二层，（c）三层MWSN结构

平面或者二维的网络结构由一系列不均匀分布的采用ad

hoc方式通信的装置组成的。这些装置可能是移动的也可能是静止的，但是所有的通信都在同一个网络。如图1（a）所示：

两层的结构包括一些固定节点的和移动节点。移动节点形成一个覆盖区域的网络，区域里的数据可以在这里融合并通过这个网络传输。这个网络包括具有很强处理能力的移动装置，大的通信范围和高的带宽。此外，这个网络的密度要能使所有的节点都能连接起来，当遇到一些状况时，移动实体能使它们自己重新建立连接，从而保证网络包能到达它们想到达的目的地。两层结构如图1（b）所示。

在三层结构里，那些静态的传感器节点将数据传送给移动装置，然后移动装置又将数据传送给一系列的接入点。这种不均衡的网络被设计用来覆盖大的区域和同时兼顾其它的一些应用。第三层的结构如图1（c）所示。

（全球卫星定位系

统），当然还有中国的北斗卫星导航系统和俄罗斯的

GLONASS。GPS有大约24颗绕地轨道的卫星组成。需要4颗卫星来获取位置信息（3颗用来决定3D位置，还有一颗用来确定当地时间）。商用GPS的精度在10m以内，它在全球范围内

是免费的，这种好的定位技术会一直被采用。然而，在一些情况下GPS是不能工作的。因为GPS要求要求定位的位置与卫星之间是可视通路。然而，移动传感器网络能够部署在室内，地下等卫星不能工作的地方。此外，尽管GPS的接收者是对微粒级别的装置是有效的，但是它们相对来说仍然比较昂贵，并且在很多情况下是不需要的。在这篇概论里，我们介绍的定位技术不是