[發明專利]一種基于空間坐標信息廣播的WSN節點定位方法

有效

• 申請號: 201511017729.0
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105657654B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 張嫣艷;張玲華
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00;H04W84/18;G01S5/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種基于空間坐標信息廣播的WSN節點定位方法，屬于無線傳感器定 位技術領域。

背景技術

無線傳感器網絡(WirelessSensorNetworks，即WSN)是由部署在監測區域內大 量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系 統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給 觀察者。

許多運用傳感網絡的應用正在興起，如：環境監測、智能建筑故障檢測和報告、 問題追蹤等。在這些應用中，為了使得所采集到的數據能夠清楚地表達出地理位置， 節點的自身定位顯得尤為重要。

由于節點工作區域往往是人類不適合進入的區域，可能是懸崖，可能是峽谷，也 有可能是敵對區域。有時候傳感器節點是通過飛機進行撒放的，所以，節點的具體位 置不能事先確定。且傳感網絡的應用往往涉及到巨大數量的節點。這些特點使得統一 部署管理每一個節點變得不現實。

GPS定位系統是目前使用最廣泛最成熟的定位系統，但是其對于節點的能耗要求 比較大，而且成本昂貴。無線傳感器網絡的節點數量龐大，且每個節點功率低，可靠 性低，只能和鄰近的有限數量的節點進行通信。所以，GPS顯然不是一個合適的選擇。 我們希望找到一種方法使得傳感網絡可以自組織坐標系。

目前，學術界已經提出了很多節點定位算法。絕大多數的傳感網絡節點定位算法 研究可分為兩大類：基于測距的定位算法和非測距的定位算法。在無線傳感器網絡中， 我們通常用GPS定位設備或者人工部署等手段獲取少量傳感器節點的位置，這些節點 稱為錨節點或信標節點，其余大量節點的位置是未知的。這些未知節點通過與錨節點 之間的某種通信來確定自身的位置。其中，通過測量與錨節點間的距離或角度來進行 自身節點定位的算法稱為基于測距的算法。而僅依據相對位置關系或網絡連通性來進 行自身節點定位的算法稱為非測距的定位算法。而本發明能夠很好地解決上面的問題。

發明內容

本發明目的在于解決了在復雜地勢情況下，傳感器網絡中大量節點的自身定位的 問題，提出了一種基于空間坐標信息廣播的WSN節點定位方法，該方法利用空中資源， 巧妙地避開了峽谷、丘陵等起伏不平的地勢和可能遇到巨大的障礙物的情況。采用沿 經線和緯線的直線飛行方式，減短了總運行路徑。利用接收信號強度來估算傳感器節 點的位置，簡化了定位的算法。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：本發明首先確定定位范圍，然后將 需要定位的區域用一個矩形框框起來，矩形框兩條邊應與緯線平行。

確定飛行平面距離最低地勢的高度h，通信半徑R，規劃路徑的飛行間距運行軌跡超出矩形框長度為s＝vT(v為飛機勻速飛行速度，T為錨節點廣播周期)。

傳感器節點實時接收錨節點信號，當飛機沿緯線運行時，待定位節點記錄下通信半徑內收到的所有經度和其對應的接收信號強度(即RSSI)。選取RSSI最強的兩個經度信息，假設最強的RSSI處的經度為x₁，RSSI為m₁，次強的RSSI處的經度為x₂，RSSI為m₂，利用計算出經度x。同理，當飛機沿經線運行時，可通過計算出維度y。當所有節點都存儲好經緯度時，定位結束。

方法流程：

本發明提供一種基于空間坐標信息廣播的WSN節點定位方法，該方法的路徑規劃 包括如下步驟：

第一步：確定定位范圍，將其至于矩形框內；

第二步：確定飛行高度，測出最低地勢海平面高度H，選取合適的飛行高度h，即 (0<h<R，R為節點的通信半徑)，從而確定飛行平面高度H+h；

第三步：確定飛行間距，由上一步確定的h和節點的通信半徑R，規劃路徑的飛 行間距為d=2R2-h2;]]>