[發(fā)明專利]一種基于TDOA的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310439431.3
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103491630A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 遲子鋮;羅平;向鳳紅;毛劍琳;付麗霞;郭寧;段紹米
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于TDOA的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位方法，其特征在于：網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點之間首先采用超聲波信號和RF射頻信號測量距離，然后使用CC2420射頻模塊完成節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信；其中網(wǎng)絡(luò)中的錨節(jié)點負責開始和結(jié)束整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的測距，接收各個節(jié)點的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)融合再上傳到上位機；網(wǎng)絡(luò)中的未知節(jié)點負責確定發(fā)送測距信號以及傳輸采集的傳感數(shù)據(jù)；所述定位方法的具體步驟如下：

步驟1：錨節(jié)點（1）負責開始和結(jié)束測距的步驟：

步驟1.1：初始化錨節(jié)點（1）并設(shè)定其ID=01；

步驟1.2：通過錨節(jié)點（1）的RF12射頻模塊Ⅰ（14）廣播一個ID=01的信號作為系統(tǒng)測距的開始信號；

步驟1.3：廣播ID=01的信號后，立刻通過超聲波收發(fā)模塊Ⅰ（15）發(fā)送一個超聲波信號；

步驟1.4：延時等待接收CC2420信號；

步驟1.5：判斷延時△T₁是否超過閾值△T₀：

如果△T₁＞△T₀，則通過RF12模塊發(fā)送ID=00表示系統(tǒng)結(jié)束測距，將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機；

如果△T₁≤△T₀，則成功接收CC2420信號并保存數(shù)據(jù)，同時返回至步驟1.4；

步驟2：未知節(jié)點（2）的測距步驟：

步驟2.1：初始化未知節(jié)點（2），給每一個未知節(jié)點分配一個ID=2,3,4…N并初始化FLAG=1；

步驟2.2：未知節(jié)點開始等待RF信號；

步驟2.3：未知節(jié)點接收到RF信號時，記錄節(jié)點ID和到達時刻t₁，并對ID進行判斷：

如果ID不等于00，則開始計時等待超聲波信號并判斷等待延時△T₂是否超過閾值△T₃：如果△T₂＞△T₃，則重新等待RF信號；如果△T₂≤△T₃，則記錄到達時刻t₂，并判斷FLAG是否等于1：當FLAG=1時，則開始延時△T并判斷是否接收到新的RF信號：如果接收到，則通過CC2420射頻模塊Ⅱ（22）發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)到錨節(jié)點（1）；如果未接收到，則發(fā)送包含自身ID的RF信號、設(shè)置FLAG-1、發(fā)送超聲波信號并通過CC2420射頻模塊Ⅱ（22）發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)到錨節(jié)點（1）；當FLAG≠1時，則直接通過CC2420射頻模塊Ⅱ（22）發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)到錨節(jié)點（1）；其中，△T=(i-j)×10ms，根據(jù)接收到的超聲波信號時刻t₂及RF信號到達時刻t₁得到距離公式：S_i,_j=(t₂-t₁)×344m/s，式中?i表示接收到RF信號的節(jié)點ID，j表示被接收RF信號的節(jié)點ID；

如果ID等于00，則結(jié)束測距過程；

步驟2.4：通過CC2420射頻模塊Ⅱ（22）發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)到錨節(jié)點（1）后返回步驟2.2。

2.一種基于TDOA的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位裝置，其特征在于：所述定位裝置由錨節(jié)點（1）和未知節(jié)點（2）組成；所述錨節(jié)點（1）包括電源模塊Ⅰ（11）、CC2420射頻模塊Ⅰ（12）、處理器模塊Ⅰ（13）、RF12射頻模塊Ⅰ（14）、超聲波收發(fā)模塊Ⅰ（15）、JTAG接口Ⅰ（16）、傳感器接口Ⅰ（17）、串口模塊（18），所述未知節(jié)點（2）包括電源模塊Ⅱ（21）、CC2420射頻模塊Ⅱ（22）、處理器模塊Ⅱ（23）、RF12射頻模塊Ⅱ（24）、超聲波收發(fā)模塊Ⅱ（25）、JTAG接口Ⅱ（26）、傳感器接口Ⅱ（27）；其中處理器模塊通過SPI接口與CC2420射頻模塊連接，通過通用I/O接口模擬SPI接口功能分別與RF12射頻模塊、超聲波收發(fā)模塊連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TDOA的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點定位裝置，其特征在于：所述錨節(jié)點（1）和未知節(jié)點（2）中的電源模塊使用2節(jié)1.5v干電池及使用升壓芯片構(gòu)成的升壓電路和穩(wěn)壓芯片構(gòu)成的穩(wěn)壓電路為各個模塊供電。