一種無線傳感網絡中節點定位的方法、裝置及系統的製作方法
2023-06-29 02:53:56
專利名稱：一種無線傳感網絡中節點定位的方法、裝置及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及地域監測技術領域，尤其涉及一種無線傳感網絡中節點定位的方法、裝置及系統。
背景技術：
無線傳感網絡，是指大量靜止或移動的傳感器以自組織和多跳方式構成的無線網絡，其作用是協作地感知、採集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內所感知對象的監測信息，如溫度、溼度、壓力和應變等參數，並將監測信息報告給用戶。當利用無線傳感網絡實現溫度、溼度、壓力和應變等參數的監測時，各參數對應的位置信息是必不可少的，如果缺少各參數對應的位置信息，那麼無線傳感網絡所監測到的 參數信息將變成無用信息，因此，確定無線傳感網絡中傳感器節點的位置信息是至關重要的。為了確定無線傳感網絡中傳感器節點的位置，最簡單便捷的方法是為每個傳感器節點裝配GPS定位設備。然而，由於實際應用中通常需要部署成千上萬個傳感器節點，因此，為每個傳感器節點裝配GPS定位設備將極大地提高利用無線傳感網絡進行監控的成本。現有技術中，為了節約利用無線傳感網絡進行監控的成本，通常僅為部分傳感器節點裝配GPS定位設備，這部分裝配了 GPS定位設備的傳感器節點成為錨節點，其餘未裝配GPS定位設備的待定位的傳感器節點為待定節點，待定節點的位置根據錨節點的位置進行估算，估算的方法通常為首先測量待定節點與錨節點之間的間隔距離，同時獲取錨節點的位置坐標，然後利用錨節點的位置坐標以及測量得到的待定節點與錨節點之間的間隔距離值估算待定節點的位置坐標。由於現有技術提供的方法中，通常假設節點之間的測距誤差較小或滿足某種事先給定的概率分布特徵如高斯分布，然後基於該假設條件估算位置節點的位置坐標，因此，現有技術提供的方法僅適用於障礙物較少，電磁幹擾較弱等簡單電磁環境的應用領域，而對於室外雨霧天氣，戰場環境條件下敵方幹擾等複雜電磁環境，無線測距會出現較大的測量誤差，而且可能出現錯誤的測量數據，使得通過現有技術提供的方法所估算的節點位置準確率降低。
發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種無線傳感網絡中節點定位的方法、裝置及系統，用以解決複雜電磁環境下通過現有技術提供的方法所估算的節點位置準確率降低的問題。其技術方案如下一種無線傳感網絡中節點定位的方法，包括利用無線信號衰減模型以及待定位節點接收的各錨節點發送的無線信號，分別計算所述待定位節點與各錨節點之間的距離，所述無線信號攜帶有相應錨節點的位置坐標；構造多種具有預設數量錨節點的錨節點組合；根據每種錨節點組合中的每個錨節點的位置坐標以及相應錨節點與所述待定位節點之間的距離，計算每種錨節點組合所對應的待定位節點的初始位置坐標；
計算每個初始位置坐標與其它初始位置坐標的距離，得到與每個初始位置坐標對應的距離集合；通過每個距離集合確定與相應距離集合對應的初始位置坐標的離散度；根據每個初始位置坐標的離散度確定相應初始位置坐標的權重因子；利用每個初始位置坐標以及相應的權重因子計算待定位節點的最終位置坐標。所述待定位節點接收的各錨節點發送的無線信號中還攜帶有相應錨節點發送該無線信號的發射功率；相應的，所述無線信號衰減模型具體為
權利要求
1.一種無線傳感網絡中節點定位的方法，其特徵在於，包括 利用無線信號衰減模型以及待定位節點接收的各錨節點發送的無線信號，分別計算所述待定位節點與各錨節點之間的距離，所述無線信號攜帯有相應錨節點的位置坐標； 構造多種具有預設數量錨節點的錨節點組合； 根據每種錨節點組合中的每個錨節點的位置坐標以及相應錨節點與所述待定位節點之間的距離，計算每種錨節點組合所對應的待定位節點的初始位置坐標； 計算每個初始位置坐標與其它初始位置坐標的距離，得到與每個初始位置坐標對應的距離集合； 通過每個距離集合確定與相應距離集合對應的初始位置坐標的離散度； 根據每個初始位置坐標的離散度確定相應初始位置坐標的權重因子； 利用每個初始位置坐標以及相應的權重因子計算待定位節點的最終位置坐標。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述待定位節點接收的各錨節點發送的無線信號中還攜帶有相應錨節點發送該無線信號的發射功率； 相應的，所述無線信號衰減模型具體為
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據每種錨節點組合中的每個錨節點的位置坐標以及相應錨節點與所述待定位節點之間的距離，計算每種錨節點組合所對應的待定位節點的初始位置坐標所採用的方法為最小二乗法。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在幹，所述通過每個距離集合確定與相應距離集合對應的初始位置坐標的離散度具體為 將每個初始位置坐標對應的距離集合中的距離值進行升序排序； 根據每個排序後的距離集合確定與該排序後的距離集合對應的初始位置坐標的離散度。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，根據每個排序後的距離集合確定與該排序後的距離集合對應的初始位置坐標的離散度具體為 將每個排序後的距離集合中的第
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述根據每個初始位置坐標的離散度確定相應初始位置坐標的權重因子具體為 判斷每個初始位置坐標的離散度是否大於設定閾值，如果是，則設定相應初始位置坐標的權重因子為O ;否則,設定相應初始位置坐標的權重因子為I。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述利用每個初始位置坐標以及相應的權重因子計算待定位節點的最終位置坐標具體為 通過下式計算待定位極點的最終位置坐標
8.一種無線傳感網絡中節點定位的裝置，其特徵在於，包括 第一計算模塊，用於利用無線信號衰減模型以及待定位節點接收的各錨節點發送的無線信號，分別計算所述待定位節點與各錨節點之間的距離，所述無線信號攜帯有相應錨節點的位置坐標； 構造模塊，用於構造多種具有預設數量錨節點的錨節點組合； 第二計算模塊，用於根據每種錨節點組合中的每個錨節點的位置坐標以及相應錨節點與所述待定位節點之間的距離，計算每種錨節點組合所對應的待定位節點的初始位置坐標; 第三計算模塊，用於計算每個初始位置坐標與其它初始位置坐標的距離，得到與每個初始位置坐標對應的距離集合； 第一確定模塊，用於通過每個距離集合確定與相應距離集合對應的初始位置坐標的離散度； 第二確定模塊，用於根據每個初始位置坐標的離散度確定相應初始位置坐標的權重因子; 第四計算模塊，用於利用每個初始位置坐標以及相應的權重因子計算待定位節點的最終位置坐標。
9.一種無線傳感網絡中節點定位的系統，其特徵在於，包括如權利要求8所述的無線傳感網絡中節點定位的裝置。
全文摘要
本發明提供了一種無線傳感網絡中節點定位的方法，包括分別計算待定位節點與各錨節點之間的距離；構造多種具有預設數量錨節點的錨節點組合；計算每種錨節點組合所對應的待定位節點的初始位置坐標；計算每個初始位置坐標與其它初始位置坐標的距離，得到與每個初始位置坐標對應的距離集合；通過每個距離集合確定與相應距離集合對應的初始位置坐標的離散度；根據每個初始位置坐標的離散度確定相應初始位置坐標的權重因子；利用每個初始位置坐標以及相應的權重因子計算待定位節點的最終位置坐標。本發明還提供了一種無線傳感網絡中節點定位的裝置和系統。本發明提供的方法、裝置和系統降低了複雜環境中待定位節點的定位誤差，提高了定位精度。
文檔編號H04W64/00GK102685887SQ20121017063
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者孫玉娥, 汪一鳴, 王濤, 鄭建穎, 黃豔 申請人:蘇州大學