[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110301062.2
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN103037503A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 何風行;余志軍;沈杰;劉海濤
• 申請（專利權）人: 無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院;無錫融格物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本申請涉及傳感器技術領域，特別是涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡定位方法及系統(tǒng)。

背景技術

目標定位是無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)的重要應用場景。WSN采集的信息中包含位置信息才能和物理世界相對應，才具有實際意義。

目前現(xiàn)有的定位方法中應用最廣泛的是利用GPS進行定位，但使用GPS進行定位容易受到環(huán)境限制，對于室內(nèi)、或受城市內(nèi)的高樓建筑遮擋而導致信號無法接收的場合均無法使用，另外，由于利用GPS進行定位時目標需要持續(xù)不斷發(fā)送位置信息，消耗的能量較大，所以也不適用于那些布設在野外并且需要電池供電的設備或移動設備。

對于那些在GPS定位不適用的場合，目前主要采用基于WSN的定位技術，包括：基于無測距的定位技術和基于測距的定位技術。通過對現(xiàn)有技術研究，申請人發(fā)現(xiàn)：一、基于無測距的定位技術雖然容易實現(xiàn)，但定位精度差，適用于在精度要求不高的場合；二、基于測距的定位技術主要包括RSSI、TOA、TDOA、AOA定位，其中：基于RSSI定位雖然比基于TOA、TDOA、AOA定位的硬件簡單、廉價，得到廣泛應用，但缺點是定位前需要較長的訓練階段，不易快速部署。且節(jié)點位置變動或環(huán)境變動后需要重新學習，而基于TOA、TDOA、AOA定位需要專門的硬件，價格昂貴，另外，所有基于測距的定位技術均存在通信量大、難以同時進行多目標定位以及容錯性差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請實施例提供一種無線傳感器網(wǎng)絡定位方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的GPS定位方法、基于無測距的定位技術和基于測距的定位技術在定位時所存在的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請實施例提供的技術方案如下：

一種無線傳感器網(wǎng)絡定位方法，待定位區(qū)域為方形區(qū)域，并且待定位區(qū)域被劃分為N個網(wǎng)格，在所述方形區(qū)域內(nèi)隨機布設有M個傳感器，并已知每個傳感器的位置，并且多個目標周期性地發(fā)射的信號，M個所述傳感器周期性地收集多個目標發(fā)射的信號，包括：

接收每個所述傳感器將其每個周期T內(nèi)收集到的信號的強度值累加得到累加結果y_m；

分別將多個所述目標的位置假設為其所在網(wǎng)格的中心位置，并且將位于第N個網(wǎng)格中的所述目標的坐標假設為(x_n，y_n)，并計算第m個傳感器接收到位于第n個網(wǎng)格中的目標的信號強度P_m，n，其中：1≤m≤M，1≤n≤N；

根據(jù)信號強度P_m，n構建一個重構矩陣Ф_MxN，并且Y_Mx1＝Ф_MxNX_Nx1；

通過求解l₁范數(shù)最小的最優(yōu)化問題對多個目標發(fā)射的信號進行重構，得到重構結果X，

計算重構誤差，得到第一重構誤差，并將所述第一重構誤差與預設值進行比較；

當所述第一重構誤差小于等于預設值時，確定多個所述目標的位置為(x_n，y_n)。

優(yōu)選地，所述接收每個所述傳感器將其每個周期T內(nèi)收集到的信號的強度值累加得到累加結果y_m，具體為：

接收每個所述傳感器在周期時間片結束后、并且以多跳的方式將其每個周期T內(nèi)收集到的信號的強度值累加得到累加結果y_m。

優(yōu)選地，所述計算第m個傳感器接收到位于第n個網(wǎng)格中的目標的信號強度P_m，n，具體為：

計算位于第N個網(wǎng)格中的所述目標假設的坐標(x_n，y_n)與第m個傳感器的的坐標(x_m，y_m)之間的歐式距離D_m，n；

根據(jù)平均接收信號強度與信號傳輸距離之間的關系，計算得到第m個傳感器接收到位于第n個網(wǎng)格中的目標的信號強度P_m，n，

并且P_m，n＝P₀-10n_plg(D_m，n/D₀)，其中：P_m，n的單位為dBm，P₀為在參考傳輸距離為D₀時的接收信號強度，n_p為路徑衰減指數(shù)，D為傳輸距離。

優(yōu)選地，所述平均接收信號強度與信號傳輸距離之間的關系為：