[發明專利]一種無線傳感器網絡定位系統及定位方法

無效

• 申請號: 201110132372.6
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102215564A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 胡心怡;許震宇;許書彬;石碩;吳少川;張國忠;江曉林;張明洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18;H04B17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種無線傳感器網絡定位系統，其特征是：它包括三個信標節點(1)，所述每個信標節點(1)的結構完全相同，均由一個無線收發天線(3)和一個無線收發模塊(4)組成，所述無線收發天線(3)的信號接收端或信號發射端與無線收發模塊(4)的信號發射端或接收端連接；

待測無線傳感器網絡節點(2)包括無線收發天線(3)、無線收發模塊(4)和控制模塊(5)，所述無線收發天線(3)的信號接收端或信號發射端與無線收發模塊(4)的信號發射端或接收端連接，無線收發模塊(4)的信號輸出端與控制模塊(5)的信號輸入端連接；

以三個信標節點(1)中的一個信標節點(1)為原點，建立直角坐標系，另兩個信標節點(1)分別位于所述直角坐標系的X軸上和Y軸上；待測無線傳感器網絡節點(2)位于所述直角度坐標系的第一象限內，且所述待測無線傳感器網絡節點(2)與每個信標節點(1)之間的距離均介于1m～10m之間。

2.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡定位系統，其特征在于待測無線傳感器網絡節點(2)中還包括演示模塊(6)，所述演示模塊(6)的信號輸入端與控制模塊(5)的信號輸出端連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種無線傳感器網絡定位系統，其特征在于待測無線傳感器網絡節點(2)中的控制模塊采用FPGA實現。

4.基于權利要求1所述的一種無線傳感器網絡定位系統的一種無線傳感器網絡定位方法，其特征是：它由以下步驟實現：

步驟一、每個信標節點(1)分別進行初始化；

步驟二、每個信標節點(1)中的無線收發模塊(4)從存儲區讀出自身ID，與數據長度、目的地址、數據、標志位等一起形成數據幀，并將該數據幀以CSMA的方式進行周期性廣播；

步驟三、待測無線傳感器網絡節點(2)進行初始化；

步驟四、待測無線傳感器網絡節點(2)等待接收來自三個信標節點(1)的廣播信號；

步驟五、待測無線傳感器網絡節點(2)判斷是否收到來自三個信標節點(1)的廣播信號，如果判斷結果為是，則執行步驟六；如果判斷結果為否，則返回執行步驟四；

步驟六、待測無線傳感器網絡節點(2)分別向每個信標節點(1)發送ACK確認信號；

步驟七、待測無線傳感器網絡節點(2)保存并分析所述收到來自三個信標節點(1)的廣播信號中數據幀的各部分結構，并讀取收到來自三個信標節點(1)的廣播信號的RSSI值，將所述RSSI值與其對應的信標節點(1)的ID一起送入控制模塊(5)；

步驟八、所述控制模塊(5)根據RSSI-距離線性轉換模型：

d＝0.1×RSSI²+10×RSSI+236

分別獲得待測無線傳感器網絡節點(2)與三個信標節點(1)之間的距離，式中，d表示距離，單位為m；RSSI表示信號強度，單位為dBm；

步驟九、根據步驟八獲得的無線傳感器網絡節點(2)與三個信標節點(1)之間的距離，采用三邊測量法：

(x-xa)2+(y-ya)2=da(x-xb)2+(y-yb)2=db(x-xc)2+(y-yc)2=dc]]>

xy=2(xa-xc)2(ya-yc)2(xb-xc)2(yb-yc)-1xa2-xc2+ya2-yc2+dc2-da2xb2-xc2+yb2-yc2+dc2-db2]]>

獲得待測無線傳感器網絡節點(2)的坐標(x，y)；實現無線傳感器網絡節點定位；

式中，(x_a，y_a)、(x_b，y_b)和(x_c，y_c)分別為三個信標節點(1)的坐標，d_a、d_b和d_c分別為三個信標節點(1)與待測無線傳感器網絡節點(2)的距離。

5.根據權利要求4所述的一種無線傳感器網絡定位系統的一種無線傳感器網絡定位方法，其特征在于采用演示模塊(6)對步驟九獲得的待測無線傳感器網絡節點(2)的坐標(x，y)通過演示，實現在終端顯示定位后的待測無線傳感器網絡節點。