[發(fā)明專利]基于無線傳感網(wǎng)的室內(nèi)定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810060078.7
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101547048A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 楊旸;沈杰;王翔;張帥;王營冠;劉海濤
• 申請（專利權）人: 中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;G01S5/02;G01S5/14;H04L12/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 沈志良

1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的室內(nèi)定位方法，其特征在于該定位方法包括三類節(jié)點：信 標節(jié)點、盲節(jié)點和匯聚節(jié)點；信標節(jié)點是位置已知的傳感器節(jié)點；盲節(jié)點是位置未知的傳感 器節(jié)點，盲節(jié)點通過與鄰近的信標節(jié)點通信，獲得相關信息并根據(jù)分布式定位算法計算自身 的位置；匯聚節(jié)點是傳感器網(wǎng)絡的中心節(jié)點，或者是定位網(wǎng)絡的處理中心，接收盲節(jié)點的粗 定位結果，利用集中式定位優(yōu)化算法得出細定位結果；在所述盲節(jié)點上實現(xiàn)分布式定位，得 到一個實時的粗定位結果；在所述的匯聚節(jié)點上實現(xiàn)集中式定位，得到最后的細定位結果；

所述的盲節(jié)點上實現(xiàn)分布式定位利用基于距離的定位算法和與距離無關的定位算法相結 合的分布式算法計算出盲節(jié)點的粗定位結果；基于距離的定位算法部分采用接收信號強度指 示RSSI進行測距，利用RSSI和距離之間的非線性關系，根據(jù)RSSI值判斷盲節(jié)點與相應信 標節(jié)點之間的距離值；盲節(jié)點在連續(xù)接收到10個以上的來自同一信標節(jié)點的應答消息，并存 儲了至少10個來自該信標節(jié)點的RSSI值后，將這些RSSI值進行排序，去除最大和最小的各 2個值，剩下的6個RSSI值進行平均，這樣得到的平均值作為盲節(jié)點到該信標節(jié)點的平均 RSSI值存儲，最后根據(jù)此平均RSSI值計算出盲節(jié)點到信標節(jié)點之間的距離值；

所述的匯聚節(jié)點上實現(xiàn)集中式定位是匯聚節(jié)點根據(jù)接收到的盲節(jié)點的粗定位結果使用各 種定位優(yōu)化算法，獲取更精確的細定位結果；匯聚節(jié)點按時間軸存儲各個盲節(jié)點的粗定位結 果，然后根據(jù)盲節(jié)點的歷史定位結果和盲節(jié)點的最大移動速度，剔除定位誤差過大的粗定位 結果，提高定位精度；或者定位優(yōu)化方法為滑窗濾波法：匯聚節(jié)點根據(jù)粗定位結果和測量時 間間隔估計盲節(jié)點的移動平均速度并隨測量時間軸的增加而實時更新此平均速度匯聚 節(jié)點設置一滑窗，滑窗的長度和盲節(jié)點的平均速度成反比，然后取滑窗長度的粗定位結果的 平均值作為當前的細定位結果，也即運動速度越快的盲節(jié)點，用于求其細定位結果的粗定位 結果在時間軸上的長度越短，反之運動速度越慢的盲節(jié)點，用于求其細定位結果的粗定位結 果在時間軸上的長度越長；或者定位優(yōu)化方法根據(jù)匯聚節(jié)點的硬件資源情況和定位的實時性 要求采取其它更復雜的定位優(yōu)化算法，所述更復雜的定位優(yōu)化算法為采用卡爾曼濾波器對盲 節(jié)點的位置進行預測估計和濾波。

2.根據(jù)權利要求1所描述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的室內(nèi)定位方法，其特征在于在計算出 盲節(jié)點與信標節(jié)點的距離后，按以下規(guī)則選擇分布式定位算法：

當盲節(jié)點接收到的信標節(jié)點個數(shù)為3時，直接利用三邊定位算法計算出盲節(jié)點的位置；

當盲節(jié)點接收到的信標節(jié)點個數(shù)為4時，直接利用極大似然估計定位算法算出盲節(jié)點的 位置；

當盲節(jié)點接收到的信標節(jié)點個數(shù)大于4時，利用其中的任意4個信標節(jié)點的信息和極大 似然估計定位算法計算出盲節(jié)點的位置，這樣的定位結果有種，再計算這個定位結果 的質心作為粗定位結果；此步驟中的質心定位法屬于與距離無關的定位算法；

m為盲節(jié)點接收到的信標節(jié)點個數(shù)；

當盲節(jié)點接收到的信標節(jié)點個數(shù)大于6時，只選擇與盲節(jié)點距離最近的6個信標節(jié)點信 息參與分布式定位。

3.根據(jù)權利要求1所描述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的室內(nèi)定位方法，其特征在于所述的基 于距離定位算法在篩選合適的RSSI值時，采取下面的方法：

盲節(jié)點將接收到的信標節(jié)點坐標和平均RSSI值結合考慮，由于一般情況下都是固定拓撲 分布的，按規(guī)定的矩陣拓撲布設，則在一條水平線或垂直線上的信標節(jié)點到同一盲節(jié)點的RSSI 值應該是按坐標位置由小到大、再由大到小變化的，如果某個信標節(jié)點的RSSI值不符合這種 規(guī)律，則剔除該信標節(jié)點，即該信標節(jié)點不參與定位。

4.根據(jù)權利要求1所描述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的室內(nèi)定位方法，其特征在于根據(jù)合適 的分布式定位計算出粗定位結果后，計算定位結果和各信標節(jié)點之間的距離值，比較計算出 的距離值和盲節(jié)點中原本存儲的與各信標節(jié)點之間的距離值進行比較，兩者誤差過大的信標 節(jié)點不參與定位，剔除該信標節(jié)點信息，進行重新定位，定位結果作為最終的粗定位結果。