[發明專利]一種基于野外環境的無線傳感器的節點定位方法

有效

• 申請號: 201310541352.3
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103546966B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 李向陽;劉云浩;毛續飛
• 申請（專利權）人: 無錫清華信息科學與技術國家實驗室物聯網技術中心
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明涉及無線自組織網絡系統技術領域，尤其涉及一種基于野外環境的無線傳感器的節點定位方法。

背景技術

隨著微電子技術，無線通信技術的高速發展，微型傳感器節點（具有感測能力，處理能力和無線通信能力）開始出現，并且引起了人們的廣泛關注。這種傳感器節點能夠自組織成一個網絡，通過相互協作的方式，把感測到的信息進行處理后，以無線的方式傳遞給遠程終端，從而在遠端實現對網絡覆蓋區域內的檢測對象實現監控。無線傳感器網絡把信息世界和現實世界融合在一起，廣泛應用于環境監測，醫療健康，工業控制，軍事監控等領域，并且深深的改變了人與世界的交互方式。傳感器節點定位技術，是無線傳感器網絡中的一項基本技術。隨著檢測環境的日趨復雜，和無線傳感器網絡應用的多樣化，在很多隨機部署的網絡應用場景中，準確，快速，可靠的傳感器節點的定位方法尤為重要。

現有的無線傳感器的節點定位方法主要包括基于距離的定位方法和與距離無關的定位方法。基于距離的定位方法雖然具有良好的定位精度，但是硬件成本昂貴。與距離無關的定位方法主要基于網絡的連通性，這種方法在某種程度上減少了硬件開銷。現有的與距離無關的定位方法主要通過下列步驟實現：根據信標節點之間的跳數和信標節點之間的距離來計算出平均每一跳的長度；根據未知節點到各信標節點的跳數信息計算出距離；通過最小二乘法等方法計算出實際未知節點的位置信息。信標節點是具有準確位置信息的傳感器節點。跳數為節點距離被等分成的段數。

目前，與距離無關的定位方法能夠用較小的硬件開銷來計算出每一個未知節點的位置，但是由于實際部署環境的不同，尤其是在森林環境中，由于植被的不同造成了無線通信環境的復雜，障礙物導致了傳統的基于距離的定位方法存在較大的誤差，并且不再適用于復雜的野外環境。例如無線信號強度會因為障礙物而衰減，或者產生多徑效應，無線信號傳輸的通信質量往往受到環境的制約，另外溫濕度對無線通信也有間接的影響。因此，在野外森林中的無線傳感器節點的定位面臨著許多困難，計算得到的精度較低。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于野外環境的無線傳感器的節點定位方法，能夠提供在野外環境中尤其在森林環境中無線傳感器的節點定位精度。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于野外環境的無線傳感器的節點定位方法，包括：

感測節點X_i間的鄰居關系，以獲取衡量距離遠近的指標，其中，所述節點X_i包括未知節點υ_t和信標節點R_k，其中，i，t和k均為任意正整數，所述鄰居關系包括每一個所述節點X_i的鄰居節點的個數和所述節點X_i間絕對的遠近關系，所述指標是共同鄰居距離；

根據所述指標，確定所述未知節點的估算位置；

根據所述鄰居關系和所述估算位置，校正所述未知節點的位置。

進一步的，所述共同鄰居距離以JND(X_i,X_j)表示，通過等式JND(X_i,X_j)=NC(X_i,X_j)U NC(X_i,X_j)計算獲得，其中，j為任意不等于i的正整數，鄰居數NC(X_i,X_j)表示為節點X_j相對于X_i的鄰居節點個數。

進一步的，所述根據所述指標，確定所述未知節點的估算位置包括：

計算每一個所述共同鄰居距離所表示的實際物理距離；

計算每一個所述未知節點到各個所述信標節點的距離；

計算所述未知節點的估算位置。

進一步的，所述計算每一個所述共同鄰居距離所表示的實際物理距離包括通過等式計算每一個所述共同鄰居距離所表示的實際物理距離JND_unit，其中JND(R_k,,R_r)為信標節點R_k和R_r的共同鄰居距離，Distance(R_k,R_r)為信標節點R_k和R_r之間的歐幾里德距離，r為任意不等于k的正整數。