[發明專利]一種傳感網絡目標定位方法及傳感節點

有效

• 申請號: 201210468237.3
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103826297B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 程偉;徐勇;李勇
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙)44280
• 代理人: 何青瓦

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種傳感網絡目標定位方法及傳感節點。

背景技術

無線傳感網絡是由分布在監測區域內的大量無線傳感節點，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡。無線傳感節點能夠協作地感知、采集和處理進入無線傳感網絡內的對象的信息。并且無線傳感節點具有體積小、價格低廉和功耗小等特點。無線傳感網絡具有部署隨機，自組織性、魯棒性和隱蔽性等特點。因此，無線傳感網絡非常適合用于對運動目標進行定位和跟蹤。

使用無線傳感網絡來實現對目標跟蹤需要無線傳感網絡中無線傳感節點感知到目標后，能夠在較短的時間內，完成對監測數據的處理，并與其他無線傳感節點交換監測數量，協同合作共同確定目標的位置，并結合歷史數據擬合出目標的運動軌跡。

目前常用的無線傳感網絡中的目標定位跟蹤方法有最小二乘法、Bilateration等。最小二乘法用于將監測到目標的無線傳感節點與目標建立距離方程組，解距離方程組獲得目標的估計位置，其中，計算方式以下：

假設目標的坐標是(x,y)，監測到目標無線傳感節點的坐標分別為(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、…、(x_n,y_n)。無線傳感節點與目標的距離分別是d₁,d₂,…,d_n。那么存在

為消除二次項式，前n-1個方程分別減去第n個方程，可得線性方程組式Ax＝b，其中：

便得從而目標的估計位置(x,y)的解。

進一步地，結合目標的估計位置的歷史數據，擬合出目標的運動軌跡。

Bilateration用于將兩兩監測到目標的無線傳感節點進行雙邊定位，獲得兩個定位解，其中，定位解為目標估計位置的候選位置。如果不存在攻擊和噪聲，侯選位置中應當會有一些重疊的點，這個點便是目標的估計位置。如果存在攻擊或噪聲時，可能沒有重合點，但是在誤差范圍有限的情況下，由正常樣本產生的合理位置應當分布在真實位置的附近，因而這些位置相互靠近。目標對于獲得的每對測量樣本計算候選位置，得到包含M個候選位置的集合C。對于C中的每一個候選位置c_i計算到其它候選位置的距離，找到距離小于門限δ的候選位置，統計其個數，并記錄相應的候選位置集合E_i。找到{n_i}中的最大值n_m，E_m即為最大的候選位置簇，計算這些位置的質心即為目標的估計位置。進一步地，結合目標的估計位置的歷史數據，擬合出目標的運動軌跡。

本發明人在長期研究中發現，對于最小二乘法的目標跟蹤方法，不能抵抗節點攻擊，即為無線傳感網絡中部份無線傳感節點出現測量距離誤差時，就會使目標的估計位置出現較大偏差，從而使得目標運動軌跡跟蹤的可靠性大大降低。Bilateration目標跟蹤方法，盡管可以抵抗節點攻擊，但使用排列候選解的方法，比較復雜，并且不管測量距離是否可靠，先用測量距離計算出位置估計，再后對位置估計進行驗證的方法，將不可靠的測量距離也參與計算，浪費了計算資源，增加了無線傳感的計算開銷。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種傳感網絡目標定位方法，能夠將不可靠的測量距離排除在對目標的定位計算之外，提高目標的定位的準確性，節約傳感節點的計算資源。