[發明專利]一種基于改進型DV-Hop的無線傳感網絡節點定位裝置及方法

有效

• 申請號: 201610236716.0
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105744589B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 黎善斌;謝浩;李偉勝;胥布工
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發明公開了一種基于改進型DV?Hop的無線傳感網絡節點定位裝置及方法，該裝置由錨節點和未知節點組成，兩者的硬件架構一樣，都包括：433MHz無線模塊、電源模塊、微處理器與存儲器模塊、SWD接口、RS485通信模塊、傳感器接口，錨節點和未知節點負責不同的功能；其中，微處理器與存儲器模塊通過USART2串口與433MHz無線模塊連接，通過USART3串口與RS485通信模塊連接，并留有燒錄程序用的SWD接口和傳感器接口。該定位裝置不僅具有硬件結構簡單、成本低的特點，而且采用了RSSI技術輔助測距和未知節點二次定位求精的方法，提高了節點的定位精度。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，具體涉及一種基于改進型DV-Hop的無線傳感網絡節點定位裝置及方法。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless?Sensor?Networks,WSN)是集信號采集、數據處理、信息傳輸于一體的綜合智能系統，具有廣闊的應用前景，是目前非?；钴S的一個領域。WSN采用具有感知、處理和通信能力的傳感器節點組成，能夠實時采集和監測網絡分布區域中各種被監控對象的信息。在很多場合中，未知傳感器位置而感知的數據是沒有任何意義的，所以對傳感器節點自身位置的確定是WSN眾多研究和應用的基礎。傳感器節點要完成信息采集、處理和傳輸的功能，必須滿足成本低、體積小、功耗低的要求。因此，如何實現滿足這些要求的傳感器節點是無線傳感器網絡急需解決的關鍵技術之一。

基于測距的定位方法定位精度較高，但是這種類型的算法需要單獨的測距過程，硬件成本高和計算開銷大；基于接收信號強度(RSSI)的定位方法無須額外硬件和單獨的測量過程，但無線信號在傳輸的過程中受多徑效應和非視距傳播的影響較大，在錨節點數量比例偏低時定位精度較差；無需測距的定位方法利用網絡拓撲結構和錨節點位置進行定位，無需額外的硬件、算法簡單功耗小，但定位精度較差。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有定位裝置硬件結構復雜、成本高的不足，提供了一種基于改進型DV-Hop的無線傳感網絡節點定位裝置，該定位裝置能夠實現對網絡中未知節點進行定位。

本發明的另一目的在于克服現有定位技術的缺點與不足，提供了一種基于改進型DV-Hop的無線傳感網絡節點定位裝置的定位方法，該定位方法采用RSSI技術輔助測距和未知節點二次定位求精的方法，提高了節點定位的精度。

根據公開的實施例，本發明的第一方面提出了一種基于改進型DV-Hop的無線傳感網絡節點定位裝置，所述定位裝置包括錨節點和未知節點，上述兩者的硬件架構相同，均包括：433MHz無線模塊1、電源模塊2、微處理器與存儲器模塊3、SWD接口4、RS485通信模塊5、傳感器接口6；所述微處理器與存儲器模塊3通過USART2串口與所述433MHz無線模塊1連接，通過USART3串口與所述RS485通信模塊5連接，并與留有燒錄程序用的所述SWD接口4和所述傳感器接口6連接。

進一步地，所述的433MHz無線模塊1包括51單片機、射頻芯片SI4432和天線；其中，所述的51單片機實現控制所述射頻芯片SI4432與信號調理功能，所述的射頻芯片SI4432負責信號收發功能，同時具備接收信號強度指示功能，并用于測量相鄰節點裝置間的距離。

進一步地，所述的電源模塊2由可充電鋰電池和電壓調理電路組成，為其連接的各電路模塊提供3.3V和5V直流電壓。

進一步地，所述的微處理器與存儲器模塊3包括STM32微處理器和Flash存儲器；其中，所述的STM32微處理器實現錨節點的平均跳距和未知節點的估計坐標位置的計算功能，所述的Flash存儲器用于保存各種數據。

進一步地，所述的SWD接口4用于給所述的微處理器與存儲器模塊3燒錄程序。

進一步地，所述的RS485通信模塊5由485芯片和外圍電路組成，實現與上位機的遠程通信功能。

進一步地，所述的傳感器接口6用于連接各種外部傳感器，實現信號接入功能。