[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的定位方法和裝置

無效

• 申請號: 200910241347.4
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN102083201A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 黃孝斌;魏劍平;樊勇;張瑩
• 申請（專利權）人: 北京時代凌宇科技有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木;王漪

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種基于無線傳感器網絡的定位方法和裝置。

背景技術

隨著傳感器技術、低功耗無線通信技術以及嵌入式計算技術的飛速發展和日益成熟，生產具備感應、無線通信以及信息處理能力的低功耗微型傳感器節點成為可能。這些微型的傳感器節點共同組成無線傳感器網絡(WSN，Wireless?Sensor?Network)，它們通過節點間的短距離通信來協作感知、采集和處理覆蓋區域內的多種環境信息，并匯聚給遠程基站(Sink)進行處理，以滿足不同傳感器網絡中不同應用的需求。無線傳感器網絡定位技術是大多數應用的基礎，可在應急救援、建筑物安全監控、工廠設備和信息的跟蹤等應用領域實現復雜的大規模監測和追蹤任務。

定位系統通常由移動目標和位置已知的錨節點構成，現有的無線定位方法一般是通過多個已知地理位置的基站一起來確定移動目標的位置。通過部署一定數量的錨節點作為已知地理位置的基站，錨節點收集與移動目標的相關信息，通過定位運算得到移動目標的位置。

由于無線信號本身特性及實際傳輸環境的影響，計算得到的錨節點與移動目標之間的距離值都存在誤差，尤其對于室內、室外環境變化大，室內受多徑衍射、干擾較大，該誤差對定位結果的影響更大，并且該誤差隨著距離的增大而增大，因此，距離遠近不同的錨節點對定位結果有著不同程度的影響，距離越遠的錨節點，其距離誤差越大，該錨節點的坐標在定位算法中引入的誤差也就越大。理想的三邊測量法是根據測距計算得到的移動目標到錨節點的距離，通過以移動目標的位置坐標為未知數求解二元方程組，得到移動節點的位置坐標。由于實際測距值中存在誤差，即移動目標與錨節點的測距都可能存在誤差，使得方程組很可能無解，或存在多組解。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提出一種基于無線傳感器網絡的定位方法和裝置，提高定位精度和準確度。

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于無線傳感器網絡的定位方法，包括步驟：

配置各錨節點的位置坐標，根據各錨節點的位置坐標劃分其所屬區域，根據各錨節點的所屬區域為其配置所屬區域標識；

獲取多個錨節點對移動目標的測距結果和接入信號強度，選取具有最大接收信號強度的錨節點，根據該錨節點的所屬區域標識，選取與該錨節點的所屬區域標識相同的多個錨節點作為錨節點輸入序列進行定位運算。

進一步地，上述方法還可具有以下特點：

所述根據所述錨節點輸入序列進行定位運算包括：

將所述錨節點輸入序列中的錨節點每2個分為一組，然后根據每組內的2個錨節點的位置坐標及其對移動目標的測距結果計算移動目標的位置坐標；

以各組計算出的移動目標的位置坐標作為頂點組成一多邊形，計算該多邊形質心的位置坐標，以該質心的位置坐標作為最終定位出的移動目標的位置坐標。

進一步地，上述方法還可具有以下特點：

根據組內的2個錨節點計算移動目標的位置坐標包括：

根據組內的2個錨節點的坐標及其對移動目標的測距結果計算出2個移動目標的位置坐標；

選取一個組外的錨節點，分別計算所述2個移動目標的位置坐標到所述組外的錨節點的位置坐標的距離，然后分別計算所述得到的2個距離與所述組外的錨節點對移動目標的測距距離之差的絕對值；

選取最小絕對值對應的移動目標的位置坐標作為根據組內的兩個錨節點計算移動目標的位置坐標。

進一步地，上述方法還可具有以下特點：

所述獲取多個錨節點對移動目標的測距結果和接入信號強度包括：

各錨節點對移動目標進行測距以及計算接收信號強度，然后將測距數據和接收信號強度值發送給移動目標；

移動目標將一預定時間內接收到的多個錨節點的測距數據和接收信號強度值打包發送給上位機；

上位機接收并解析移動目標發送來的數據包，以獲取多個錨節點對移動目標的測距結果和接入信號強度。

進一步地，上述方法還可具有以下特點：

在根據一錨節點輸入序列進行定位運算前，還判斷所述錨節點輸入序列中的錨節點的個數，只有當所述錨節點輸入序列中的錨節點的個數大于或者等于3時，才根據所述錨節點序列進行定位運算。

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于無線傳感器網絡的定位裝置，包括配置單元和處理單元，其中：

所述配置單元，用以配置各錨節點的位置坐標，根據各錨節點的位置坐標劃分其所屬區域，根據各錨節點的所屬區域為其配置所屬區域標識；