[發(fā)明專利]特定應用環(huán)境下的低速移動節(jié)點定位系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210231274.2
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102752853A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 唐承佩;殷嬌;詹宜巨
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發(fā)明屬于基于RSSI(Received?Signal?Strength?Indication，接收信號強度指示)的無線傳感器網絡節(jié)點定位領域，具體涉及一種特定環(huán)境中的低速移動節(jié)點定位方法。

背景技術

移動節(jié)點的定位是無線傳感器網絡定位技術的熱點問題，基于測距(Range-Based)的定位算法是一個主流的研究方向，RSSI測距技術簡單易行，得到了廣泛的應用。隨著節(jié)點的移動，節(jié)點所處環(huán)境的信道衰減指數也在發(fā)生變化，必須實時獲取節(jié)點所處的信道衰減指數，才能正確的測距，進而得到高精度的定位結果。基于RSSI測距的移動節(jié)點定位問題面臨的主要挑戰(zhàn)是如何實時獲取移動節(jié)點所處環(huán)境的信道衰減指數。

現(xiàn)有技術在定位系統(tǒng)搭建好之后，按一定的頻率重新校驗信道衰減指數值，以適應節(jié)點移動造成的環(huán)境變化。這種方法，增加了信標節(jié)點的定位功耗，降低了使用壽命，增加了系統(tǒng)的成本，并且定位精度受限于校驗信道衰減指數的頻率。

目前，大多數無線傳感器網絡的應用場景都是已知的特定環(huán)境，如：停車場、展館、醫(yī)院、魚池、果園等。這些環(huán)境的干擾因素變化很小，相對穩(wěn)定，忽略環(huán)境微小變化對信道衰減指數的影響不會對定位精度造成太大的影響。針對這樣的應用環(huán)境，本發(fā)明提出了一種特定環(huán)境下的低速移動節(jié)點定位方法，該方法的核心思想是，在定位系統(tǒng)建立之前，通過實驗的方法，一次性標定整個應用的環(huán)境的信道衰減指數，并存入相應位置的信標節(jié)點中。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種定位精度高、成本低、功耗低、可行性好的特定應用環(huán)境下的低速移動節(jié)點定位系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：提供一種特定應用環(huán)境下的低速移動節(jié)點定位系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟一，將特定應用環(huán)境劃分為由大小相等的正三角形組成的網格，并建立二維坐標系；

步驟二，根據影響信道衰減指數的因素，將特定應用環(huán)境劃分為若干個區(qū)域；

步驟三，在每個區(qū)域中各取一個三角形網格的頂點為中心做信道衰減指數實驗，每個區(qū)域內的實驗結果為該區(qū)域內所有信標節(jié)點所共享；

步驟四，在每一個三角形網格的頂點上部署一個信標節(jié)點，獲取坐標系下各個信標節(jié)點的位置信息，并將各個信標節(jié)點的位置信息和對應區(qū)域內實驗測得的信道衰減指數結果分別存入各信標節(jié)點；

步驟五，低速移動節(jié)點發(fā)送定位請求信號，并接收其附近信標節(jié)點的信號，計算低速移動節(jié)點與各信標節(jié)點之間的距離；

步驟六，采用加權極大似然估計算法對應用環(huán)境內的低速移動節(jié)點進行定位。

進一步地，所述步驟一中的正三角形的邊長不超過信標節(jié)點的最大通信半徑????????????????????????????????????????????????。

更進一步地，所述步驟一中的正三角形的邊長等于信標節(jié)點的最大通信半徑。

進一步地，所述步驟二中影響信道衰減指數的因素包括障礙物、干擾源、建筑、植物、人流量。

進一步地，所述信道衰減指數實驗測得的信道衰減指數結果為三段RSSI范圍以及每一段RSSI范圍對應的信道衰減指數。

進一步地，所述步驟五中信標節(jié)點的信號中包含該信標節(jié)點的位置信息以及該信標節(jié)點內所存儲的三段RSSI范圍以及每一段RSSI范圍對應的信道衰減指數信息。

進一步地，所述步驟五中附近信標節(jié)點取與低速移動節(jié)點位置最接近的3個信標節(jié)點。

進一步地，所述步驟五中計算低速移動節(jié)點與各信標節(jié)點的距離，是利用公式來計算的，其中：為與發(fā)射端相距處的接收功率，大小等于從無線傳感器網絡節(jié)點通訊數據包中直接讀取的RSSI值，單位為dBm，是與發(fā)射端相距處的接收功率，取值1米；為實驗測得的信道衰減指數。

進一步地，所述坐標系原點在特定應用環(huán)境之外，將特定應用環(huán)境包含在坐標系第一象限內。

進一步地，所述定位系統(tǒng)的發(fā)射節(jié)點、接收節(jié)點和步驟三中用于信道衰減指數實驗的發(fā)射節(jié)點、接收節(jié)點具有相同的無線接收和發(fā)射功率范圍。

特別地，步驟三中，信道衰減指數實驗的具體步驟為：

（1）將若干個接收節(jié)點（本實驗中可以取6個）均勻布置在以發(fā)射節(jié)點為圓心測試距離（0<<）為半徑的圓周上；

（2）將測試距離范圍分為0-10%、10%-50%、50%-三段，每一段測試半徑變化步長分別為：1%、4%、10%，在0-的范圍內按相應的步長改變測試距離進行實驗，采集實驗數據。采集發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點距離1米處的RSSI值，記做，用于下一步的計算。