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传感器与微系统（Transducerand MicrosystemTechnologies）
2018年第37卷第8期
DOI:10.13873/J.10009787 (2018)08015004
WSNs中基于RSS的协作式节点定位算法
马永光，王朔，邢建，石乐
（华北电力大学控制与计算机工程学院，河北保定071003）
摘要：针对现有的测距技术准确性易受环境噪声影响的特点，在多维标度（MDS）分析法的基础上，结合加权最小二乘（WLS）法，加以改进，提出一种基于接收信号强度（RSS）的协作式定位算法一WLS MDS。仿真实验结果表明：与MDS以及线性最小二乘（LLS)定位算法相比，所提算法在环境噪声干扰严重以及错节点数目受限的极端条件下，仍然能够达到较为理想的定位精度，更加适合应用于实际的大规模无线传感器网络（WSNs）。
关键词：无线传感器网络；定位；接收信号强度；多维标度；加权最小二乘
中图分类号：TP393
文献标识码：A
文章编号：1000-9787（2018)08-0150-04
Cooperative node localization algorithm for
wSNsbasedonRss
MA Yong-guang,WANG Shuo, XING Jian,SHI Le
(School of Control and Computer Engineering,North China Electric Power University,Baoding 071003,China) Abstract: Aiming at the problem that accuracy of existing ranging technology is susceptible to environmental noise , on the basis of multidimensional scaling( MDS) is developed analysis method, combine with the methodolog) of weighted least squares , and improve it, propose a cooperative, localization algorithm named WLS-MDS,based on received signal strength( RSS) . The result of simulation demonstrates that the proposed algorithm can achieve an ideal positioning position in extreme situation such as environmental noise interference and a minority of anchors node. The proposed algorithm outperforms MDS as well as LLS, which makes it more suitable for large-scale wireless sensor networks(WSNs)
Keywords: wireless sensor networks ( WSNs) ; localization; received signal strength ( RSS) ; multidimensional scaling( MDS) ; weighted least square( WLS
0引言
近年来，无线传感器网络」（wirelesssensornetworks， WSNs）节点定位算法可归为两类：基于测距（range-based）的方法与非测距（range-free）的方法。Range-Based方法通过测量绝对距离或方位角度等信息确定节点位置，定位精度取决于测量的准确性。在基于接收信号强度（received signal strength，RSS）的定位方法中，节点根据无线信道的路径损耗模型，利用RSS值估计距离。RSS值易受环境噪声影响，影响测距的准确性(23]。在现有的基于RSS的定位方法[4.5] 中，常常忽略噪声对RSS的影响，定位精度差强人意。
诸多定位算法又可以分为非协作式定位[2,6,}]与协作式定位[3」。前者仅仅利用未知节点与每个铺节点间的测量距离，逐个确定每个未知节点的位置信息；后者则利用网络中包括未知节点在内的所有节点间的测距数据，同时确
收稿日期：2017-08-21
定全部未知节点的位置。受节点成本与监测环境复杂程度的制约，网络中错节点的数量十分有限，协作式定位往往能够实现更高的定位精度。
本文在充分考虑了噪声因素的基础上，将加权最小二乘法（weightedleastsquares，WLS）与多维标度分析法（mul tidimensional scaling，MDS）相结合，提出了一种新的基于 RSS的协作式定位算法—WLS-MDS。
RSS测距的基本原理 11
1.1路径损耗模型
通过在不同环境下的反复测量与理论分析，通信节点间的欧氏距离d与接收信号强度P满足Log-NormalShado-wingPathLoss模型5)
P=P。10n,lgd +w
(1)
式中P。为距离信号源d。;d。为参考距离（通常取d。= 1m)处的接收信号强度；np为路径损耗指数；为具有方差