[發明專利]一種海上搜救無線傳感網節點定位方法

有效

• 申請號: 201510028115.6
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104602191B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 吳華鋒;劉玲
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W84/18
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 包姝晴

技術領域

本發明涉及一種海事安全領域及無線傳感網技術領域的無線搜救技術，具體涉及一種海上搜救無線傳感網及其目標節點的定位技術。

背景技術

現有的海上搜救技術主要依賴于搜救方單方面的搜尋，待搜尋目標本身幾乎不能主動為搜救方提供與搜尋工作相關的有益信息，較為被動。隨著物聯網時代的到來，微機電系統技術的發展，無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSN)技術也日漸成熟。WSN中所設置的大量節點，通過對監測區域內目標的實時監測與多跳的無線通信方式，采集海上搜救中搜救目標的位置等信息并及時發送給搜救部門，為目標的快速搜尋提供有效的信息。

目前對WSN技術在海事領域的應用研究逐漸增多，如海上溢油檢測、海事監控等。WSN技術作為物聯網關鍵技術之一，其低成本、體積小、快速自組織、較強的自適應性等特點，為其廣泛應用提供可能，也為其在海上搜救領域的應用提供了明顯的有優勢。

然而，在海上搜救當中應用WSN技術時，要解決的一個重要問題就是網絡如何獲得待搜救目標的實時、準確的位置信息。只有將實時、準確的位置信息傳輸給救援中心，救援方才能提高救援效率和救援成功率。

WSN的定位問題是在實現節點定位的前提下，通過改進定位算法來使新的算法適應相應的使用環境，同時降低定位過程中節點能量的損耗，提高定位結果的實時性和準確性。

現有的定位算法主要分為靜態節點定位算法和動態節點的定位算法兩種，并已取得了初步的進展，但由于資金、設備條件等因素，大部分拓撲控制方法仍處于理論研究階段，所進行的實驗也僅限于在仿真環境下觀察方法的優劣，沒有充分注意到在實際環境應用中要面臨的諸多挑戰。而對于海上搜救的環境而言，網絡節點動態性很強，節點不可替換，且要求網絡生命期盡可能長，因此需要一種新的適應于該環境下節點定位的方法。

發明內容

本發明提供一種海上搜救無線傳感網節點定位算法，用來確定海上搜救無線傳感網中待定位節點的位置信息，此算法可以適應動態性較高的海上無線傳感網，提供更實時、更準確的節點位置信息。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種海上搜救無線傳感網節點定位方法；多個傳感器節點通過自組織形成的無線傳感器網絡中，任意一個傳感器節點向其實時探測到的信標節點發送所屬無線傳感器網絡中所有傳感器節點的位置信息；

任意一個信標節點向與之無線通訊連接的終端設備，發送該信標節點的位置信息及其接收到的傳感器節點的位置信息，并由所述終端設備通過外接衛星發布至互聯網；目標節點是其中一個待定位的傳感器節點；被選信標節點是其中一個信標節點；

所述節點定位方法，包含：

使用極大似然估計定位算法，計算與目標節點位置最近且具有相同運動狀態的被選信標節點的初定位位置信息；

根據獲取的所述被選信標節點的運動軌跡，對被選信標節點的初定位位置信息進行首次修正，得到被選信標節點的首次修正后的位置信息；

對被選信標節點的首次修正后的位置信息進行坐標誤差修正，得到被選信標節點的最終位置；

根據被選信標節點的最終位置及首次修正及坐標誤差修正的結果，對通過使用極大似然估計定位算法計算得到的目標節點的初定位位置信息進行修正，得到目標節點的最終位置。

優選地，計算被選信標節點的初定位位置信息對應的坐標

X_M＝(A^TA)^-1A^Tb_M

其中，(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、…(x_n,y_n,z_n)分別為移動信標節點在A₁、A₂…A_n位置的坐標，n≥3；所述移動信標節點是與被選信標節點不同的信標節點；

d_i1，d_i2,…d_in分別是在A₁、A₂…A_n位置的移動信標節點與被選信標節點之間的距離。