智能天线辅助的WSN节点自定位算法  

Smart Antenna Assisted WSN Node Self Locating Algorithm

作　　者：张玺栋[1,2] 张平[1] 康桂霞[1] 刘运成[3] 吴豪[3] 

机构地区：[1]泛网无线通信教育部重点实验室(北京邮电大学),北京100876 [2]陆军航空兵学院,北京101123 [3]中国人民解放军总后勤部信息中心,北京100036

出　　处：《北京邮电大学学报》2014年第2期28-31,共4页Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications

基　　金：国家科技重大专项项目(2013ZX03006001;2012ZX03004005);国家高技术研究发展计划项目(2009AA02Z412);国防重点实验室基金项目(9140C020303140C02004);国际科技合作项目(2010DFA11590);教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-11-0593)

摘　　要：位置信息是无线传感器网络(WSN)中的一种关键基础信息.在节点部署范围较大、节点密度较小的环境中,很多定位算法在定位精度或成本上不理想.为此,提出一种利用智能天线方向性的节点自定位算法.该算法包含两类节点:一是配备智能天线、全向天线和全球定位系统(GPS)的中心节点;二是配备高频率时钟,可支持基于到达时间(TOA)测距的网络节点.在定位过程中,中心节点发送有方向性的定位信号,网络节点借助定位信号判断自身相对于中心节点的角度,并结合TOA测距信息,确定自身位置.通过该方法,节点以较小的运算量得到较精确的定位结果,且网络中只有中心节点功能较强,因此系统总体成本低.分析和仿真结果表明,该方法能以较小的运算量和较低的成本提供较高的定位精度.Under the circumstances that wireless sensor network （WSN） nodes are deployed in a vast region and the node density is low, the existing node location algorithms are not optimum selections. A WSN node self-locating algorithm which utilized the direetivity of smart antenna is proposed. There are two types of nodes in the objective network of the means. The first type is central node that equipped w global position system （GPS） unit and smart antenna. The second type is normal node that equipped with high frequency crystal oscillator. Normal node can support time of arrival （TOA） based ranging. With the help of directional locating signal sent by central node, a normal node can estimate the angle and distance between itself and the central node, and determine its position combining the angle and TOA based ranging result. Analysis and experimental results show that the proposed algorithm can provide fine location accuracy with relative low cost and low complexity.

关 键 词：泛在网络 无线传感器网络 自定位 智能天线 

分 类 号：TN929.53[电子电信—通信与信息系统]