[發明專利]一種對無線傳感器網絡中節點進行定位的方法

有效

• 申請號: 201210127747.4
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102665277A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 劉達;康桂艷;葉秀蘭
• 申請（專利權）人: 江陰普適惠通科技有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，尤其涉及一種對無線傳感器網絡中節點進行定位的方法。

背景技術

目前，無線傳感器網絡可應用于布線和電源供給困難、人員不能到達的區域(如受到污染、環境不能被破壞或敵對區域)和一些臨時場合(如發生自然災害時，固定通信網絡被破壞)等。由于它不需要固定網絡支持，具有快速展開，抗毀性強等特點，可廣泛應用于軍事、工業、交通、環保等領域，特別是對于軍事應用、目標追蹤、環境監測、空間探索，無線傳感器網絡的優勢越來越明顯。

無線傳感器網絡的節點通常隨機分布在不同的環境中執行各種監測任務，以自組織的方式相互協調工作，最常見的例子是用飛機將傳感器節點布放到指定的區域中。對于大多數的無線傳感器網絡來說，不知道傳感器節點的位置而感知的數據是沒有意義的。節點的位置信息除用來報告事件發生的地點外，還可以實現目標跟蹤，實時監視目標的行動路線，預測目標的前進軌跡；協助路由，如直接利用節點位置信息進行數據傳遞的地理路由協議，避免信息在整個網絡中的擴散，并可以實現定向的信息查詢；進行網絡管理，利用傳感器節點傳回的位置信息構建網絡拓撲圖，并實時統計網絡覆蓋情況，對節點密度低的區域及時采取必要的措施等等。

現有技術方案中，無線傳感器網絡的節點自身定位方法主要有兩大類：即基于測距的定位方法和無需測距的定位方法。基于測距的定位方法是通過節點配備額外測量設備來測量節點間點到點的距離或角度信息，從而計算出未知節點的位置信息，該類方法精度較高，但對節點的硬件要求很高，而且通常需要多次測量，循環求精，從而增加了計算開銷和通信開銷，所以這類方法雖然定位精度較高，但不適合低成本、低功耗的無線傳感器網絡；另一種無需測距的定位方法是利用無線通信跳數和互連性的免測距位置估計方法，這種免測量位置估計方法利用相對位置進行定位，節能性和擴展性好，但需要在網絡密度很高時才能提供較好的定位精度，定位誤差較大，無法有效提高節點定位的精確度。

發明內容

本發明的目的是提供一種對無線傳感器網絡中節點進行定位的方法，能夠在無需測距的情況下實現高精度的無線傳感器網絡節點定位，減小定位誤差，提高定位精確度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種對無線傳感器網絡中節點進行定位的方法，所述無線傳感器網絡中的節點包括三個或三個以上已知節點位置信息的信標節點和若干個位置信息待測的未知節點，所述方法包括：

各個信標節點向其鄰居節點廣播自身位置信息的分組，所述分組具體包括跳數字段和各個信標節點自身的位置信息；

接收到所述分組的節點記錄自身到各個信標節點的最小跳數和各個信標節點的位置信息，同時記錄鄰居節點到各個信標節點的跳數情況，將該跳數的字段數值加1，并轉發給所述鄰居節點；

各個信標節點根據所記錄的其他信標節點的位置信息和相距跳數，以及鄰居節點的跳數，并結合當前無線傳感器網絡的網絡參數，估算平均每跳距離，并廣播估算結果；

所述未知節點接收到估算的平均每跳距離后，根據所記錄的距信標節點的最小跳數和鄰居節點距同一信標節點的跳數，并結合自身的網絡參數，估算自身到每個信標節點的距離；

所述未知節點根據所估算得到的自身到每個信標節點的距離和所獲得的各個信標節點的位置信息，計算獲得該未知節點的位置信息。

所述記錄鄰居節點到各個信標節點的跳數情況，具體包括：

記錄鄰居節點到各個信標節點存在的最小跳數，以及在每種跳數情況下的節點個數，并定義鄰跳系數。

所述網絡參數為用來建立鄰居節點跳數情況與未知節點和信標節點間距離關系的參數，具體包括：

在所述無線傳感器網絡進行節點定位前，依據該無線傳感器網絡的連接情況，對特定連接情況下網絡中節點的平均每跳距離進行模擬和統計，從統計的結果中分析得到網絡參數，并通過該無線傳感器網絡的網關發布到所述無線傳感器網絡的各個節點中。

所述估算平均每跳距離，具體包括：

所述信標節點從其他各鄰居信標節點與該信標節點間的跳數情況中提取位置信息，結合所記錄的該信標節點到其他信標節點的位置信息和相距跳數估算平均每跳距離。

所述估算自身到每個信標節點的距離，具體包括：