基于传感网的目标探测与跟踪技术研究(2)
传感器节点是无线传感网络体系的最重要的组成部分，它们就像人类皮肤表层的传感神经，对外界数据进行采集和传输，为研究人员提供可依据、准确的即时数据，是整个系统必不可少的一部分。而良好的定位技术则是连接传感器与研究人员、用户之间的桥梁，只有拥有良好的定位技术，在功能强大的传感网络基础上，数据与人员才能得到良好的连接。传感器是传感网络的核心，而定位技术则是传感技术的关键，因此，本文着手定位算法的研究，希望在研究中得到高精度的定位算法。在许多应用领域，算法的准确性直接决定了定位的成功与失败，因此，对于定位算法不断提高精度是本文的研究目的。
TDOA节点定位技术是基于到达时间差的一种定位算法，此方法并不是利用测量锚节点到未知节点的绝对时间来进行计算的，因此不需要对全局要求时间同步，定位的精确度相对较高，在传感网络的节点定位系统中得到了广泛的应用[4]。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 传感器的研究状况
1.2.2 无线传感网络的研究状况
1.3 不同类型的定位介绍
1.3.1 视觉定位
视觉定位主要是利用计算机作为大脑也就是控制器，而感受器是基于计算机的各种扫描成像系统。成像系统的敏感程度决定了视觉定位系统对外界信息采集能力的强弱，也对此系统定位精度有着重要作用。视觉系统的最高目标是使计算机视觉系统可以像人类那样主动感知和适应外界环境，并且对环境的变化作出相应的反应。而此目标到现在为止也未十分理想的达到，还需要在技术上有更新层次的突破，达到在视觉系统的基础上自主完成对外界变化或者干扰的反应。
视觉定位系统的优点很多：测量范围灵活、反应速度快和定位精度高等。但是视觉系统的缺点也很明显：对环境要求高，很容易受到环境因素的干扰。因此使用范围并不算广泛，主要应用在医疗监控、工业测量等方面。
1.3.2 声音定位
声音定位最主要就是利用超声波来进行测距定位。超声波测距原理很简单，就是利用一方发射器发射出超声波，于此同时开始记录时间，当发射出的超声波遇到障碍也就是需要被测量的物体时，超声波会被反射回来，在发射端接收到被反射回来的超声波时，时间记录停止。然后根据得到的时间数据和已知超声波在空气中的传播速度，可以求出待测物体距离发射器的距离。通过设置多个发射器进行距离测量，可以求出待测物体的具体位置。此原理与雷达测距原理类似，基于时间的测距和基于时间差的测距都是利用此原理。声音定位的优点是系统比较简单，完成测距十分迅速、方便，而且计算方法简易，便于控制，但是测量精度只能达到工业标准。声音定位系统的缺点是在利用超声波测距时超声波在空气中的速度容易受到温度、空气密度等环境条件的影响，造成定位产生误差，影响定位精度。
1.3.3 磁场定位
相对于声音定位和视觉定位磁场定位技术有着显而易见的优点，因为无论是静磁场或是低频电磁场所产生磁场信号均不会受到非铁磁材料的信号反射、透射、折射等影响。磁场定位是在静磁场或者低频磁场的真空实验模型的基础上进行研究的，静磁场或者低频磁场在真空中产生的磁场是按照某种典型的规律分布的，而同时人在此磁场中的影响可以忽略不计，所以可以利用静磁场或者低频磁场的真空实验模型设计定位算法，利用对空间磁场的检测来反向求出在此模型中未知磁场源的坐标信息，定位准确度在视觉和声音定位之上。磁场定位的优势在于利用较低的消耗就可以得到准确度相对较高的定位，同时定位系统对研究人员和环境无较大影响。电磁线圈和永磁体是电磁定位系统中的最主要的两种发射源，由它们产生电磁信号。其中电磁线圈需要在某些特定电流的激励下才可以工作，并且需要配合以相应的电路，相对消耗较高。而永磁体则不需要特定的电路来控制，在系统中减少耗能并且永磁体可以设计的十分微小，节省空间。