[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)準(zhǔn)確定位與跟蹤方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910095320.9
• 申請日: 2009-01-08
• 公開（公告）號: CN101464510A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何勇;聶鵬程;鄧洪峰;張偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01S5/14
• 分類號: G01S5/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)準(zhǔn)確定位與跟蹤方法，。

背景技術(shù)

無線定位與跟蹤技術(shù)不僅在軍事上有重大的應(yīng)用價(jià)值，也在農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)信息自動化與控制領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。是大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)檢測、對目標(biāo)的定位、跟蹤、偵查、及與GIS相結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域中的一項(xiàng)核心技術(shù)，傳統(tǒng)的定位與跟蹤技術(shù)一般采用GP?S信號接收機(jī)或GPS與GPS基站構(gòu)成差分定位跟蹤的方法，將GPS信號接收器安裝在各個(gè)定位與跟蹤節(jié)點(diǎn)上接收定位信號，從而導(dǎo)致定位跟蹤成本高，局部定位精度低、可靠性差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中定位成本高，精度低的缺陷。本發(fā)明的目的是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)準(zhǔn)確定位與跟蹤方法。能對移動的定位節(jié)點(diǎn)進(jìn)行較準(zhǔn)確地定位和跟蹤。

一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)準(zhǔn)確定位與跟蹤方法，它包括：

1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位固定節(jié)點(diǎn)載有GPS信號接收裝置，被定位節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)具有無線發(fā)射與接收功能；

2)定位固定節(jié)點(diǎn)在同一平面上置于一個(gè)規(guī)則的多邊形外圍頂點(diǎn)；

3)定位固定節(jié)點(diǎn)處在接收各路信號路由時(shí)，也接收被定位節(jié)點(diǎn)和移動節(jié)點(diǎn)定位信號，根據(jù)定位固定節(jié)點(diǎn)接收到的定位信號能量計(jì)算出定位固定節(jié)點(diǎn)和被定位節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)間的距離，通過多點(diǎn)定位法計(jì)算出被定位節(jié)點(diǎn)的位置，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)在移動過程中被定位固定節(jié)點(diǎn)通過多點(diǎn)定位法計(jì)算出定位位置點(diǎn)，由多個(gè)位置點(diǎn)描成運(yùn)動軌跡，通過運(yùn)動軌跡進(jìn)行跟蹤；

4)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過USB接口與PC機(jī)相連；

5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)利用太陽能電池或蓄電池供電；

6)被定位或被跟蹤的移動的節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號時(shí)發(fā)射功率始終保持穩(wěn)定一致。

所述的多點(diǎn)定位法是四個(gè)圍成封閉的規(guī)則四方形的定位固定節(jié)點(diǎn)，記下GPS坐標(biāo)，由這四點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)坐標(biāo)系，以各定位固定節(jié)點(diǎn)接收到同一個(gè)被定位節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)的距離值r1、r2、r3、r4后，以各定位固定節(jié)點(diǎn)位置為圓心、以各定位固定節(jié)點(diǎn)與被定位節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)所測得的距離r1、r2、r3、r4為半徑畫圓。四圓相交相交于一點(diǎn)時(shí)通過計(jì)算機(jī)上位機(jī)擬合，記錄下該點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，通過軟件擬合手段即將節(jié)點(diǎn)的位置信息和運(yùn)動軌跡清楚地記錄并保存。

所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位固定節(jié)點(diǎn)、被定位節(jié)點(diǎn)、移動節(jié)點(diǎn)均是以CC2431單片機(jī)為核心的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，定位固定節(jié)點(diǎn)又能穩(wěn)定收到GPS信號的無線傳感器節(jié)點(diǎn)。

所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過包括任何串口轉(zhuǎn)USB接口和任何協(xié)議的USB接口與PC機(jī)通信。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：

(1)功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)無線通訊方式的相對定位。定位固定節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，定位精度越高。并可對移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位與跟蹤，在PC機(jī)上準(zhǔn)確地描出移動節(jié)點(diǎn)運(yùn)動軌跡。

(2)結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、小巧靈活，整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)只須要在固定節(jié)點(diǎn)上安裝GPS信號接收器，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點(diǎn)上沒有加載任何其它設(shè)備。

(3)使用方便，將定位節(jié)點(diǎn)布置好后，布通整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用PC機(jī)發(fā)送各種命令對系統(tǒng)進(jìn)行控制。

(4)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對移動的節(jié)點(diǎn)定位和跟蹤十分困難，成本高。利用無線能量傳輸?shù)臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)定位跟蹤方法既可以降低應(yīng)用成本，又可以方便定位和跟蹤，可廣泛推廣，經(jīng)濟(jì)效益較好。

附圖說明

圖1為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)精準(zhǔn)定位與跟蹤方法系統(tǒng)原理圖。

圖2為多點(diǎn)無線定位與跟蹤、描動動軌跡原理圖。

具體實(shí)施方式

1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位固定節(jié)點(diǎn)載有GPS信號接收裝置，被定位節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)具有無線發(fā)射與接收功能；

2)定位固定節(jié)點(diǎn)在同一平面上置于一個(gè)規(guī)則的多邊形外圍頂點(diǎn)；

3)定位固定節(jié)點(diǎn)處在接收各路信號路由時(shí)，也接收被定位節(jié)點(diǎn)和移動節(jié)點(diǎn)定位信號，根據(jù)定位固定節(jié)點(diǎn)接收到的定位信號能量計(jì)算出定位固定節(jié)點(diǎn)和被定位節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)間的距離，通過多點(diǎn)定位法計(jì)算出被定位節(jié)點(diǎn)的位置，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)在移動過程中被定位固定節(jié)點(diǎn)通過多點(diǎn)定位法計(jì)算出定位位置點(diǎn)，由多個(gè)位置點(diǎn)描成運(yùn)動軌跡，通過運(yùn)動軌跡進(jìn)行跟蹤；

4)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過USB接口與PC機(jī)相連；

5)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)利用太陽能電池或蓄電池供電；

6)被定位或被跟蹤的移動的節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號時(shí)發(fā)射功率始終保持穩(wěn)定一致。