[發明專利]基于RSSI的無線傳感器網絡的定位方法

無效

• 申請號: 201010190760.5
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101860959A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 陳佳品;陳凱;趙琦;李振波
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18;H04B17/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種無線傳感器網絡技術領域的方法，具體是一種基于RSSI(ReceivedSignal?Strength?Indication，接收信號強度指示)的無線傳感器網絡的定位方法。

背景技術

無線傳感器網絡(WSN，Wireless?Sensor?Network)是繼因特網之后，將對人類生活方式產生重大影響的一項IT技術。它綜合了傳感器技術、嵌入式技術、微機電系統(MEMS，Microelectronic?mechanical?system)技術以及現代的網絡和無線通信技術。在傳感器網絡中，各類集成化的微型傳感器通過協作進行實時監測、感知和采集各種環境或監測目標的信息，并對這些信息進行處理加工，再通過隨機自組無線通信網絡以多跳的方式將信息傳送到用戶終端，從而實現物理世界、計算機世界以及人類社會三元世界的連通。由于其不需要固定網絡支持，功耗和成本都很低，在軍事、環境監測、醫療、農業和采礦領域有廣闊的應用前景。特別適合用于布線和電源供給困難，人員不能到達的區域，以及一些臨時場合。

定位技術作為無線傳感器網絡中的一項核心技術，對于傳感器網絡的監測活動至關重要。路由算法的優化，資源的有效配置，對特定目標的定位和追蹤，計算網絡的覆蓋范圍以及控制通信開銷和網絡負載方面都是在準確的位置信息的基礎上進行的。由于受到成本、功耗、擴展性等問題的限制，人工安置所有節點或者為每個節點配備全球定位系統(GPS，GlobalPositioning?System)模塊的方法是不現實的。

近年來通過節點之間有限的信息傳輸來獲取節點的位置信息成為了該領域的一個重要應用方向。將位置信息未知的節點稱為待測節點，而位置信息已經掌握可用來協助待測節點實現定位的節點稱為錨節點。其中基于接收信號強度指示測距的定位技術是一個比較有代表性的實現方案。RSSI，是無線發送層的可選部分，通過接收到的信號強弱可以對兩個通信節點間的距離進行估算，進而根據相應的數據進行定位。由于其定位原理簡單，且無需額外的硬件開銷和網絡通信開銷，得到了人們的親睞。

經對現有文獻檢索發現，N.Bulush等在《IEEE(Institute?of?Electrical?and?ElectronicsEngineers)Personal?Communications?Magazine(美國電氣和電子工程師協會個人通信雜志)》2000年10發表的“GPS-less?Low-Cost?Outdoor?Localization?for?very?Small?Device(基于超小型設備的非GPS低功耗室外定位方法)”中提出了用于傳感器網絡定位的質心算法，其基本思路為取待測節點附近的幾個錨節點，將錨節點構成的幾何圖形的中心位置作為定位的結果。M.Sugano等在《The?IASTED(international?association?of?science?and?technology?fordevelopment)International?Conference?on?Wireless?Sensor?Network(國際科學技術發展協會國際無線傳感網絡會議)》2006年10月發表“Indoor?Localization?System?Using?RSSIMeasurement?of?Wireless?Sensor?Network?Based?on?Zig?Bee?Standard(利用RSSI測量實現的基于紫蜂標準的室內無線傳感網絡定位系統)”中則使用數學優化的方法，通過最小化誤差的平方來得到最優解。但是上述兩種技術都是利用數學中的一些簡單的估算方法，只能實現對未知節點的粗略定位；對節點的密度有較高的要求，定位精度也不理想，且容易受環境干擾，影響其定位精度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種基于RSSI的無線傳感器網絡的定位方法。本發明通過數學建模，實現了對待測目標節點在全平面上概率分布估算，根據此進行定位，具有精度高、抗干擾能力強的優點。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

步驟一，建立直角坐標系，得到無線傳感器網絡中每個錨節點的位置信息，且分別測量錨節點和待測節點的RSSI值，對得到的RSSI值進行估算處理，得到待測節點與每個錨節點的距離信息。

所述的估算處理是：