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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210013063.1
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102523622A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭建穎;張紅梅;秦夢陽;黃艷;汪一鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18;H04L29/08
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，Wireless?Sensor?Networks)，簡稱為傳感器網(wǎng)絡(luò)，是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網(wǎng)絡(luò)，在傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN中，含有大量的傳感器節(jié)點，而每個傳感節(jié)點都具有感應(yīng)、通訊、計算的功能，用于監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況，實現(xiàn)溫濕度、壓力和應(yīng)變等參數(shù)的監(jiān)測。但是，在監(jiān)測過程中，如果缺少與所監(jiān)測信息相對應(yīng)的位置信息，該監(jiān)測信息將變成無用信息。因此，確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的位置非常重要，這是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)。

為部署于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的每個傳感器節(jié)點裝配GPS定位設(shè)備，是最簡單最便捷的方法，但是并不具備可行性，因為實際應(yīng)用中往往需要部署成千上萬個傳感器節(jié)點，數(shù)量巨大，為每個傳感器節(jié)點裝配GPS定位設(shè)備，將極大地提高成本。當前，僅有部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點裝配GPS定位設(shè)備，這些裝配了GPS定位設(shè)備的節(jié)點被稱為錨節(jié)點或種子節(jié)點，其余傳感器節(jié)點則根據(jù)所述錨節(jié)點估算自身位置。目前，根據(jù)錨節(jié)點估算自身位置的方式，主要是依靠錨節(jié)點發(fā)送信號，在待定位節(jié)點接收到信號后，根據(jù)接收到信號的損耗來計算出錨節(jié)點和待定位節(jié)點的距離。

但是，發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的定位方法中，根據(jù)接收到的錨節(jié)點發(fā)送的信號計算距離的過程中，待定位節(jié)點的實際位置坐標計算過程是根據(jù)錨節(jié)點和待定位節(jié)點的距離進行計算的，但是由于應(yīng)用環(huán)境復雜，導致在錨節(jié)點和待定位節(jié)點的距離的計算過程中存在較大的誤差，所以最終計算得到的待定位節(jié)點的實際位置坐標也會有較大誤差，這就導致在復雜的應(yīng)用環(huán)境中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN的定位方法精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法，具體實施方案如下：

一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法，包括：

1)依據(jù)待定位節(jié)點接收到的無線信號及無線信號衰減模型，獲得所述待定位節(jié)點與發(fā)送所述無線信號的錨節(jié)點間的第一距離，所述無線信號包括：錨節(jié)點的位置坐標、所述無線信號的發(fā)射功率；

2)從與所述待定位節(jié)點接收到的無線信號相對應(yīng)的錨節(jié)點中，選擇預(yù)設(shè)數(shù)量的錨節(jié)點以構(gòu)造錨節(jié)點組合；

3)將錨節(jié)點組合中的錨節(jié)點組成錨節(jié)點子組合，并依據(jù)每個錨節(jié)點子組合中各個錨節(jié)點與所述待定位節(jié)點的第一距離與錨節(jié)點位置坐標，計算所述每個錨節(jié)點子組合中各個錨節(jié)點與所述待定位節(jié)點的第二距離，并計算與所述每個錨節(jié)點子組合中各個錨節(jié)點所對應(yīng)的第一距離與第二距離的偏差值的總和，選擇所述錨節(jié)點子組合的偏差值的總和在允許范圍內(nèi)的錨節(jié)點子組合作為目標錨節(jié)點子組合；

4)根據(jù)所述目標錨節(jié)點子組合中錨節(jié)點的位置坐標計算所述待定位節(jié)點的最終位置坐標。

優(yōu)選的，所述步驟3)具體包括：

21)當所述錨節(jié)點組合中含有N個錨節(jié)點，選擇所述錨節(jié)點組合中每N-k個錨節(jié)點設(shè)置為一個錨節(jié)點子組合，其中k為小于N的預(yù)設(shè)值；

22)依據(jù)所述錨節(jié)點的位置坐標及所述錨節(jié)點與所述待定位節(jié)點的第一距離，獲得與所述每個錨節(jié)點子組合相對應(yīng)的所述待定位節(jié)點的初始位置坐標；

23)依據(jù)每個錨節(jié)點子組合中各個錨節(jié)點所對應(yīng)的所述待定位節(jié)點的初始位置坐標，計算所述待定位節(jié)點與各個錨節(jié)點的第二距離；

24)計算與所述每個錨節(jié)點子組合中各個錨節(jié)點所對應(yīng)的第一距離與第二距離的偏差值的總和；

25)選擇所述偏差值的總和最小的錨節(jié)點子組合，并判斷所述偏差值的總和是否在允許范圍內(nèi)，若不在，執(zhí)行步驟26)，若在，執(zhí)行步驟27)；

26)選擇偏差值的總和最小的錨節(jié)點子組合中的錨節(jié)點，重新設(shè)置錨節(jié)點子組合，并使每個錨節(jié)點子組合執(zhí)行步驟22)；

27)確定所述偏差值的總和最小的錨節(jié)點子組合為目標錨節(jié)點子組合。

優(yōu)選的，步驟1)前還包括：控制錨節(jié)點向所述待定位節(jié)點發(fā)送無線信號。

優(yōu)選的，所述無線信號衰減模型為：其中，p為相應(yīng)錨節(jié)點所發(fā)射無線信號的發(fā)射功率，q為待定位節(jié)點所接收到的相應(yīng)錨節(jié)點的無線信號功率，d為待定位節(jié)點與相應(yīng)錨節(jié)點的第一距離，a為信號衰減因子。

同時，本發(fā)明還公開了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，包括：

第一計算模塊，用于依據(jù)待定位節(jié)點接收到的無線信號及無線信號衰減模型，獲得所述待定位節(jié)點與發(fā)送所述無線信號的錨節(jié)點間的第一距離；

錨節(jié)點組合構(gòu)造模塊，用于選擇錨節(jié)點，并構(gòu)造含有預(yù)設(shè)數(shù)量的錨節(jié)點組合；