[發明專利]一種無線傳感器網絡森林定位方法

有效

• 申請號: 201710565938.1
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107396309B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 余樂;易曉梅;莫路鋒
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00;G01S5/14
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種森林無線傳感器網絡定位方法，包括：(1)根據RSSI在不同區域的離散系數將整個定位區域劃分成m個定位子區域，并擬合建立每個定位子區域的RSSI路徑損耗模型組成整個定位區域的RSSI路徑損耗模型R^N；(2)融合RSSI路徑損耗模型R^N與整個定位區域的對數路徑損耗模型R^D，得到森林路徑損耗模型R；(3)根據森林路徑損耗模型R，采用分區域三邊測量定位方法確定多個無線傳感器定位節點；(4)采用k?means聚類方法對多個無線傳感器定位節點進行聚類，確定最終無線傳感器定位節點。該方法充分考慮了復雜深林環境對無線傳感器信號強度的影響，能夠準確地獲得對無線傳感器的定位。

技術領域

本發明屬于森林管理領域，具體涉及一種無線傳感器網絡(Wireless SensorNetwork，WSN)森林定位方法。

背景技術

無線傳感器網絡在森林中的定位問題已成為無線傳感器網絡研究的重點問題之一。目前WSN網絡森林定位研究主要存在的問題是定位環境復雜，信號存在多徑效應，導致定位誤差較大。在測距定位中，信號強度受障礙物的干擾非常嚴重，使得測距不準確，因此傳統的路徑損耗模型不適用于森林定位。由于森林環境的復雜性，導致接收信號強度(ReceivedSignalStrengthIndication，RSSI)誤差較大，且目前的RSSI路徑損耗模型滿足不了森林中傳感器節點定位的需求。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種森林無線傳感器網絡定位方法，該方法充分考慮了復雜深林環境對無線傳感器信號強度的影響，能夠準確地獲得對無線傳感器的定位。

本發明的技術方案為：

一種森林無線傳感器網絡定位方法，包括以下步驟：

(1)根據RSSI在不同區域的離散系數將整個定位區域劃分成m個定位子區域，并擬合建立每個定位子區域的RSSI路徑損耗模型組成整個定位區域的RSSI路徑損耗模型R^N；j為定位子區域的序號，j＝1,2,3,…,m；

(2)融合所述RSSI路徑損耗模型R^N與整個定位區域的對數路徑損耗模型R^D，得到森林路徑損耗模型R；

(3)根據所述森林路徑損耗模型R，采用分區域三邊測量定位方法確定多個無線傳感器定位節點；

(4)采用k-means聚類方法對所述多個無線傳感器定位節點進行聚類，確定最終無線傳感器定位節點。

由于在森林環境中，不同區域的環境相別很大，隨著信號傳播距離的變化不確定性會相應增加，信號受障礙物的干擾也會越大，RSSI的離散程度也會逐漸增加。因此，本發明采用根據RSSI的離散系數分區域擬合的方法，使得擬合建立的每個RSSI路徑損耗模型更加符合實際情況，準確度更高一些。

步驟(1)中的具體步驟為：

(1-1)通過實驗測量得到n個離散RSSI數組(RSSI_i,d_i)，RSSI_i為采集的第i個RSSI值，且i＝1,2,3,…,n，d_i為與RSSI_i對應的距離，該距離為采集信號點距信號發射節點之間的長度；

(1-2)采用滑動窗口尋找劃分區域節點，實時計算滑動窗口內離散RSSI的離散系數，選取離散系數突變時，滑動窗口內離散RSSI的中值對應的距離為劃分區域節點，得到m個定位子區域；

(1-3)對每個定位子區域中的離散RSSI數組擬合得到RSSI隨距離變化的RSSI路徑損耗模型

(1-4)結合m個RSSI路徑損耗模型得到RSSI路徑損耗模型R^N：