請問無線傳感網的定位原理是什么?和GPS有什么不同？
無線傳感器網路（WNS）被譽為21世紀最有影響力的21項技術和改變世界的l0大技術之一，無論在民用領域還是軍用領域均有巨大的應用前景。無線傳感器節點通常隨機布放在不同的環境中執行各種監測和跟蹤任務，以自組織的方式相互協調工作，最常見的例子是用飛機將傳感器節點布放在指定的區域中，隨機布防的傳感器節點無法事先知道自己位置，傳感器節點必須能夠實時地進行定位。因此位置信息對傳感器網絡的監測活動至關重要，事件發生的位置或獲取信息的節點位置是傳感器節點監測消息中所包含的重要信息，對于大多數應用而言，在不知道具體位置信息的監測消息往往是毫不意義的。傳感器節點必須先明確自身位置才能夠詳細說明“在什么區域或位置發生了特定事件”，來實現對外部目標的定位、追蹤和覆蓋。因此，確定事件的發生的位置或獲取信息的節點位置是傳感器網絡最基本的功能之一，對傳感器網絡應用的有效性起著關鍵的作用
在無線傳感器網絡的各研究分支中，定位技術是無線傳感器網絡中關鍵的支
撐技術之一。首先，在無線傳感器網絡的各種應用中，節點的感知數據必須與位置相結合，離開位置信息，感知數據是沒有意義的，如環境監測、搶險救災、森林火災監控等，沒有地理位置信息就無法確定事件發生何處，也不能夠采取有效及時的處理措施。其次，使用傳感器節點的位置信息能夠提高路由效率，節約能耗，增強網絡安全性及實現網絡拓撲的自配置等。然而，傳感器網絡規模通常比較大，給網絡中所有節點均安裝GPS收發器或者人工配置節點位置會受到成本、能耗、效率等問題的限制，甚至在某些場合可能無法實現。因此必須開展適合無線傳感器網絡特點的定位技術研究?；谏鲜鲈?，定位技術在無線傳感器網絡的理論研究和應用中具有重要的意義，已經成為了無線傳感網絡技術中的一個研究熱點。
無線傳感網定位技術
在定位領域中，無線傳感網絡的節點可以分為兩類：一類是己知自身坐 標的節點，被稱為信標節點或銷節點，該節點通常是通過GPS或人工部署的 方式得到節點坐標的；另一類是位置坐標節點，被稱為未知節點(UnknownNode)，該類節點則是需要我們通過周圍的描節點所提供的信息來估算出自身節點的坐標信息。
根據未知節點定位過程中是否需要周圍描節點提供距離信息，可以將定位算法具體分為兩大類：一類是需要測距的定位算法，即需要錯節點提供與 未知節點間的距離信息；另一類是無需測距的定位算法，即不需要錨節點提供測距信息，僅通過角度或數據傳輸經過的跳數等信息則可以完成定位的算法。
一般來說，基于測距的定位算法利用三邊測量法、三角測量法或極大似然估計法來計算節點的位置，常用的測距技術有RSSI，TOA，TDOA和AOA。RSSI定位技術具有功耗低和硬件成本低的優勢，但也存在多路徑損耗等問題影響從而存在一定的誤差。TOA(根據到達時間定位)需要節點間有較為精確的節點時間同步機制，對于硬件設備要求比較高，并且對網絡結構較為不均勾的網絡來說更加難于實現。TDOA根據到達時間差定位技術，需要利用超聲波信號傳播對于到達時間的準確測量來定位，但超聲波距離有限并且有障礙物等環境問題對超聲波的傳播有一定的影響；AOA(根據信號到達角度定位技術)受外界環境干擾嚴重，并且需要額外的硬件來計算信號到達時的角度。
基于測距的定位算法比較精確，但需要節點本身通信頻率較高，從而節點能耗幵銷較大。無需測距的定位算法則無需通信頻率較快，提高了定位能耗，但是卻犧牲了一定的定位精度。雖然定位精度降低了，但其在實際應用中仍然具有許多典型案例。目前常用的無需測距的定位算法有質心算法，DV-Hop算法，APIT定位算法。質心算法的原理是通過獲取網絡中節點間的連通關系來佔算連通節點問的距離，從而進一步利用連通節點組成的兒何圖形質心來估算H標節點坐標。DV-Hop算法能夠通過多跳傳輸獲取到目標節點無線覆蓋范圍之外的信標節點的數據，從而獲取到更多的有用信息。APIT定位算法是將錯節點的區域劃分成一個個三角形區域，通過判斷未知節點位于哪些三角形區域內，進一步縮小定位范圍。利用描節點本身的坐標即可進一步得出目標點的位置。
GPS原理
GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛星所組成，這些GPS工作衛星共同組成了GPS衛星星座，其中21顆為可用于導航的衛星，3顆為活動的備用衛星。這24顆衛星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12恒星時。每顆GPS工作衛星都發出用于導航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。
控制部分
GPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監控系統所構成，根據其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監控站和注入站。主控站有一個，位于美國克羅拉多（Colorado）的法爾孔（Falcon）空軍基地，它的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據，計算出衛星的星歷和衛星鐘的改正參數等，并將這些數據通過注入站注入到衛星中去；同時，它還對衛星進行控制，向衛星發布指令，當工作衛星出現故障時，調度備用衛星，替代失效的工作衛星工作；另外，主控站也具有監控站的功能。監控站有五個，除了主控站外，其它四個分別位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群島（Ascension）、迭哥伽西亞（Diego Garcia）、卡瓦加蘭（Kwajalein），監控站的作用是接收衛星信號，監測衛星的工作狀態；注入站有三個，它們分別位于阿松森群島（Ascension）、迭哥伽西亞（Diego Garcia）、卡瓦加蘭（Kwajalein），注入站的作用是將主控站計算出的衛星星歷和衛星鐘的改正數等注入到衛星中去。
用戶部分（地面接收）
GPS的用戶部分由GPS接收機、數據處理軟件及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛星所發出的信號，利用這些信號進行導航定位等工作。 以上這三個部分共同組成了一個完整的GPS系統。
原理二
GPS的信號
GPS衛星發射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60MHz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調制著多種信號，這些信號主要有：
C/A碼
C/A碼又被稱為粗捕獲碼，它被調制在L1載波上，是1MHz的偽隨機噪聲碼（PRN碼），其碼長為1023位（周期為1ms）。由于每顆衛星的C/A碼都不一樣，因此，我們經常用它們的PRN號來區分它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛星間的距離的一種主要的信號。
P碼
P碼又被稱為精碼，它被調制在L1和L2載波上，是10MHz的偽隨機噪聲碼，其周期為七天。在實施AS時，P碼與W碼進行模二相加生成保密的Y碼，此時，一般用戶無法利用P碼來進行導航定位。
Y碼
見P碼。
導航信息
導航信息被調制在L1載波上，其信號頻率為50Hz，包含有GPS衛星的軌道參數、衛星鐘改正數和其它一些系統參數。用戶一般需要利用此導航信息來計算某一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置，導航信息也被稱為廣播星歷。
SPS和PPS是GPS系統針對不同用戶提供兩種不同類型的服務。一種是標準定位服務(SPSStandard Positioning Service)，另一種是精密定位服務(PPSPrecision Positioning Service)。這兩種不同類型的服務分別由兩種不同的子系統提供，標準定位服務由標準定位子系統(SPSStandard Positioning System)提供，精密定位服務則由精密定位子系統(PPSPrecision Positioning System)提供。
SPS主要面向全世界的民用用戶。
PPS主要面向美國及其盟國的軍事部門以及民用的特許用戶。
在GPS定位中，經常采用下列觀測值中的一種或幾種進行數據處理，以確定出待定點的坐標或待定點之間的基線向量：
L1載波相位觀測值
L2載波相位觀測值（半波或全波）
調制在L1上的C/A碼偽距
調制在L1上的P碼偽距
調制在L2上的P碼偽距
L1上的多普勒頻移
L2上的多普勒頻移
實際上，在進行GPS定位時，除了大量地使用上面的觀測值進行數據處理以外，還經常使用由上面的觀測值通過某些組合而形成的一些特殊觀測值，如寬巷觀測值（Wide-Lane）、窄巷觀測值（Narrow-Lane）、消除電離層延遲的觀測值（Ion-Free）來進行數據處理。
原理三
GPS的誤差
我們在利用GPS進行定位時，會受到各種各樣因素的影響。影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類：
人為
美國政府從其國家利益出發，通過降低廣播星歷精度（ 技術）、在GPS基準信號中加入高頻抖動（ 技術）等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時的精度。
衛星星歷誤差
在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS衛星位置所需的衛星軌道參數是通過各種類型的星歷[7]提供的，但不論采用哪種類型的星歷，所計算出的衛星位置都會與其真實位置有所差異，這就是所謂的星歷誤差。
衛星鐘差
衛星鐘差是GPS衛星上所安裝的原子鐘的鐘面時與GPS標準時間之間的誤差。
衛星信號發射天線相位中心偏差
衛星信號發射天線相位中心偏差是GPS衛星上信號發射天線的標稱相位中心與其真實相位中心之間的差異。
