[發明專利]一種基于信號強度映射的無線傳感器網絡定位方法

在審

• 申請號: 201410414745.2
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104135768A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 羅清華;彭宇;彭喜元;劉大同;王少軍;張玉杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種基于信號強度映射的無線傳感器網絡定位方法。

背景技術

在基于到達信號強度(Received?Signal?Strength?Indicator，RSSI)的無線傳感器網絡定位系統中，由于諸多環境因素和噪聲干擾的不良影響，導致RSSI具有很強的不確定性，具體表現在(1)同一個位置采樣點上的RSSI值出現跳動現象；(2)隨著通信距離的增加，RSSI值也不再滿足指數衰減特性；(3)不同的通信距離上，會出現相同RSSI值的情況；上述的不確定性現象，引起了基于信號傳輸模型距離估計時，距離估計誤差較大，并導致基于測距的無線傳感器網絡定位精度較低的問題。

發明內容

本發明目的是為了解決針對諸多不良因素引起到達無線信號強度具有很強的不確定性，導致傳統上依靠信號傳輸模型來估計距離時誤差較大的問題于測距的無線傳感器網絡定位精度較低，從而進一步導致無線傳感器網絡定位精度較低的問題而提出一種基于信號強度映射的無線傳感器網絡定位方法。

上述的發明目的是通過以下技術方案實現的：

步驟一、在對未知節點定位前，將M個錨節點部署在定位區域內；其中錨節點為位置信息已知的節點，未知節點為位置信息未知的節點，未知節點在定位區域內任意移動，移動到定位區域中的位置采樣點i上時，其中位置采樣點i的坐標標記為(xi,yi)，i表示未知節點的位置標號；其中，i＝1，2，3....I，I為在定位區域內的所有位置采樣點的個數；

步驟二、在定位區域內的位置采樣點i上，分別利用錨節點和未知節點上的射頻芯片采集并記錄J組未知節點到M個錨節點間無線通信的信號強度數據，即在定位區域內的位置采樣點i上記錄未知節點到所有錨節點間無線通信的信號強度數據集合，其中，i＝1，2，3....I，j＝1，2，3....J；

步驟三、根據定位區域的所有位置采樣點i上的記錄未知節點到所有錨節點間無線通信的信號強度數據集合，計算得到定位前定位區域內的未知節點在位置采樣點i到M個錨節點間無線通信的信號強度的均值RSSIk_i_u和方差統計信息RSSIk_i_d，其中，k表示錨節點的標號，k＝1，2，3....M，M為錨節點的總個數；

步驟四、實際定位時，在定位區域內，測量實際未知節點到M個錨節點間無線通信的信號強度B，計算B到步驟三得到的位置采樣點i信號強度統計均值{RSSIk_i_u}的距離{Di}，然后在{Di}中選擇出最小的距離值Dc，并將Dc對應的位置采樣點的位置信息(xc，yc)作為當前未知節點的位置信息的估計值；c表示最小距離值Dc對應的位置采樣點的標號，1≤c≤I；即完成了一種基于信號強度映射的無線傳感器網絡定位方法。

發明效果

本發明提出一種基于到達信號強度映射的高精度無線傳感器網絡定位方法，該方法通過環境測量，得到每一個距離點上RSSI值的統計特性，并采用信號強度和位置信息間的映射關系，直接進行定位，省略了距離估計過程，從而實現較高精度的無線傳感器網絡定位本發明針對當前無線傳感器網絡定位系統中，本專利通過到達無線信號強度的統計特性出發，通過建立到達信號強度的統計特性與未知節點(位置信息未知，要定位的節點)位置信息之間的映射關系如圖2，實現高精度的定位。

1.通過預先的環境測量，確定RSSI值的統計信息，在很多程度上克服了RSSI不確定性對定位精度的不良影響；

2.通過利用信號強度與位置信息的映射關系，直接進行定位，無需距離估計過程引入的誤差累計滿足指數衰減特性；從而不存在不同的通信距離上，出現相同RSSI值的情況

3.采用4個錨節點與未知節點間的RSSI值與未知節點位置映射關系的約束條件，實現了高精度的定位；實際實驗結果表明，在3.2m*3.2m的定位區域內，能夠實現0.001m～0.01m的定位精度如圖2。

附圖說明

圖1是具體實施方式一提出的一種基于信號強度映射的無線傳感器網絡定位方法流程圖；

圖2是實施例提出的基于信號映射的無線傳感器網絡定位示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的一種基于信號強度映射的無線傳感器網絡定位方法，具體是按照以下步驟制備的：