[發明專利]一種基于序列的傳感器節點定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201310418473.9
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103458504A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 朱紅松;陳良銀;郭振乾;張靖宇;陳永樂;李宗枝
• 申請（專利權）人: 中國科學院信息工程研究所
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡定位方法，特別涉及一種基于序列的傳感器節點定位方法。

背景技術

目前無線傳感器網絡的定位算法主要分為基于測距的定位算法和非測距的定位算法。其中基于測距的定位算法需要額外的輔助硬件設施進行測距，導致定位成本比較高。因此基于測距的定位算法主要應用于早期的無線傳感器網絡定位。而非測距的定位算法不需要使用測距設備測量節點之間的距離或者方位，應用范圍廣，同時定位成本低，是目前定位算法的主流。由NICOLESCU?D等人提出的DV-Hop算法(NICOLESCU?D,NATH?B.Ad-Hoc?positioning?system(APS)[A].Proceedings?of?2001?IEEE?Global?Telecommunications?Conference?GLOBECOM?2001)是最早的非測距定位算法。該算法使用節點之間的跳數衡量節點之間的距離；通過信標節點之間的跳數和距離計算平均每跳距離；最后采用三邊測量法或者極大似然估計法計算節點的坐標。該算法使用洪泛模型統計節點之間的跳數，網絡通信開銷比較大。同時要求網絡中節點分布相對均勻，非均勻分布時會導致定位誤差變大。He等人提出了APIT定位算法(He?T,Huang?C,Blum?B?M,Stankovic?J?A,Abdelzaher?T.Range-free?localization?schemes?for?large?scale?sensor?networks.In:Proc?9th?Annual?Int'1?Conf?on?Mobile?Computing?and?Networking?MobiCom，2003)。該算法使用近似三角形內點測試法來判斷未知節點與信標節點組成的三角形之間的關系，通過多個三角形的重疊部分形成未知節點的待定位區域。算法首先獲取未知節點附近的信標節點，然后用信標節點組成三角形。未知節點通過最優三角形內點測試來判斷自己是否位于這些三角形內部，最后取所有三角形的重合區域作為未知節點的待定位區域。Ziguo?Zhong等人提出了一種集中式的非測距定位算法(Ziguo?Zhong,Tian?He.MSP:multi-sequence?positioning?of?wireless?sensor?nodes[A].Sensys'07?Proceedings?of?the?5th?international?conference?on?Embedded?networked?sensor?systems,Sensys,2007)。該算法使用外部設備對網絡進行掃描，得到特定方向上的準確節點序列。使用序列中的信標節點對序列進行分割，得到未知節點的待定位區域。從理論上講，只要掃描次數足夠多，該算法的定位誤差可以達到零。Krishnamachari等人提出了另外一種基于序列的非測距定位算法SBL(Krishnamachari,Bhaskar.Sequence-Based?Localization?in?Wireless?Sensor?Networks[J]Mobile?Computing,IEEE?Transactions,2008)。該算法使用RSSI值來衡量信標節點與未知節點之間距離的相對關系，使用區域劃分和序列匹配的方法縮小未知節點的待定位區域。然而這些算法存在需要輔助設備，網絡通信開銷大，未能充分利用未知節點信息等不足之處，從而無法充分利用節點之間的位置關系。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種使用信號強弱指示值、利用一跳范圍外的傳感器節點進行定位的基于序列的傳感器節點定位方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于序列的傳感器節點定位方法，包括以下步驟：

步驟1：待定位傳感器節點采集通信范圍內多個信標節點的信號強度指示值，根據信號強度指示值分別生成多個探測序列；

步驟2：根據每個信標節點的坐標位置及通信范圍進行區域劃分，將每個區域中的信號強度進行排序得到多個簽名序列，根據多個簽名序列，構建簽名序列表；

步驟3：將多個探測序列分別和簽名序列表進行匹配計算，取匹配度最高的區域作為待定位節點所在的初級待定位區域；

步驟4：待定位傳感器節點采集一跳范圍外的信標節點的坐標位置和已經定位的準信標節點的坐標位置；