[發明專利]一種網狀網絡節點定位方法

有效

• 申請號: 201210507261.3
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103024669A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 程良倫;高銳;蘇海武;于皓;田剛;劉軍
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W52/02;H04W52/10;H04W52/24;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

本發明涉及一種網狀網絡節點定位方法，適用于醫療，采礦，監獄等環境下的人員定位,同時能夠很好地滿足農田，物流，倉儲，等環境的物資監控的要求。

背景技術

近年來室內物品和人員的位置感知計算、基于位置的服務（LBS）成為研究熱點，如何確定室內環境中的人或物品的位置是基于位置服務的核心問題，因此室內定位系統是實現基于位置服務的基礎。Zigbee是一種低成本、低功耗、低速率的無線連接技術，目前Zigbee定位系統的實現主要是采用了Chipcon公司的CC2430芯片和帶有定位引擎的CC2431芯片,實現了短距離范圍內的無線定位。

但是，目前CC2431的定位效果不盡如人意，主要由于它高能耗，低精度的缺點，并且當大規模部署無線傳感器網絡參考節點時，系統整體能耗提高，信號能量強度增強，雖然提升了系統的定位效果，但定位精度并沒有有效提高。目前對于定位算法的改進通常基于RSSI的測距方法，參考LQI值對它的輔助作用，采用二者相結合的方式進行測距,國外還有采用基于測距的Bounding-inbox定位算法。這些方法在實際應用中誤差較大，能耗較高，并且沒有考慮到特殊應用環境中人員或者物資的特性。

實際上，人們總是習慣于經由熟悉的路線上下班，上學，購物或者是工作，有研究表明通過對部分駕駛員至少40天以上的行車觀察后發現大約有60%的行駛路徑是重復的。同理，在醫療，采礦，監獄等被限制的特定環境下的被監控人員也同樣具有特定的移動習慣特性。這種特性就是本路徑預測算法的基本前提。

發明內容

針對目前基于CC2431的Zigbee的定位系統定位精度不高，能量消耗大的問題，本發明提供一種高精度、節能降耗的基于Zigbee的網狀網絡節點定位方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種網狀網絡節點定位方法，包括以下步驟：

1）根據歷史軌跡預測移動節點的運動軌跡；

2）控制參考節點的發射功率，使特定的參考節點對移動節點的發射功率值最大；

3）對無關參考節點進行休眠處理，實現節點節能控制。

所述步驟1）的運動軌跡是采用移動窗口指數加權平均法預測；

所述移動窗口指數加權平均法是通過迭代方式計算，其方式：

P_n(x)＝α×P_n-1(x)+(1-α)P(x)；

P_n(y)＝α×P_n-1(y)+(1-α)P(y)；

其中：P_n(x)表示n時刻的x坐標預測值；a為權值；P_n-1(x,α)表示n-1時刻的x坐標預測值；P(x)表示當前時刻的x坐標；

P_n(y,α)表示n時刻的y坐標預測值；P_n-1(y,α)表示n-1時刻的x坐標預測值；P_n(y)表示當前時刻的y坐標。

所述步驟2）參考節點和移動節點的發射功率控制包括反向開環功率控制和前向功率控制。

所述步驟3）的節點節能控制的方式為：根據移動節點的實時位置，依據移動節點在該位置接收到的M個參考節點的RSSI值，使用閾值RSSI_th來選擇特定的N個節點作為參考節點，其中M≥N；打開這N個節點并提高發射功率值，剩余的參考節點全部發送休眠狀態指令，結合參考節點對運動軌跡的預測。

本發明首先根據歷史軌跡運用移動窗口平均模型預測運動軌跡，然后控制參考節點的發射功率，使其在移動節點的功率值最大，最后對無關的參考節點進行休眠處理，以達到能源利用最大化。本發明提高了CC2431Zigbee的定位系統的定位精度，并降低了其能量消耗。

附圖說明

圖1為移動節點定位示意圖；

圖2為發射功率控制示意圖。

具體實施例

1）預測移動節點的軌跡。

采用移動窗口指數加權平均法來對移動節點位置進行預測處理。移動窗口指數加權平均法通過迭代的方式進行計算，時刻n的預測值P_n(x_n，y_n)僅與上一時刻的預測值P_n-1(x_n-1，y_n-1)和當前時刻位置P(x，y)有關，計算公式如下：

P_n(x，α)=α×P_n-1(x)+(1-α)P_n(x)