[发明专利]用于在Ad-Hoc网络中确定节点位置的方法、节点、装置、计算机程序和数据载体

说明书

本发明涉及在Ad-Hoc网络中节点地理位置的确定。本发明尤其涉及分别根据本发明能够实现在Ad-Hoc网络中确定地理位置的一种方法、一种节点、一种装置、一种计算机程序和一种数据载体。

目前许多对象都能够与其他对象相通信。也即，它们能够发送和/或接收信息、消息、数据。这些对象在此可以是固定安装的、静止的或移动的。在许多情况下、比如在交通中(比如在道路交通或航空)、在商店中等，这样的对象(比如汽车、集装箱等)的协调是有意义的。这样比如对安全或管理进行支持。

由于这些对象能够被连接在通信网中，使得在该范围内开启了许多可能性，以便比如对前述的安全或管理进行支持。那么这些对象也可以自身至少部分地进行协调。也即，通过与其他的对象相协调，通过接收与位置有关的数据、信息，该对象能够对所提供的数据、信息进行分析，并关于周围的其他对象来对其定位进行推断。这些对象(下文称为节点)构成了网络，在该网络中可以围绕这些对象来进行协调或定位，其中至少部分地由一个相应的系统和/或至少部分地由这些对象或节点本身来进行协调或定位。

在文献中阐述了不同的可能以把单个节点的位置与相互之间以及在节点之间的距离相关联。大多可以基于以下的前提，即该网络由两种节点组成。一方面是知道自己位置的信标节点，另一方面是必须借助到信标节点的距离来计算其位置的标准节点。

已知的方法在其途径上的差别可能在于无距离的以及基于距离的方法。

在无距离的方法中，单个网络节点的间距借助一种跳动测量法(Hop-Metrik)(也即按照在两个节点之间其他节点的数量)来确定，该间距在另一步骤中借助所示的网络拓扑而转换为地理距离。在节点之间不进行明确的距离测量。有关于此的现有技术的这种工作比如象Niculescu和Nath的[1]以及以之为基础的Hsieh和Wang的[2]。

在基于距离的方法中，再次借助在单个网络节点以及在节点和信标之间离散的距离测量来评估单个节点的位置。比如其中[3]、[4]和[5]就针对的是这种定位方式。在[6]中尝试了利用由信标节点所接收信号的RSSI(Received Signal Strength Indication，接收信号强度指示)来对位置估计进行计算。

现在考虑的是基于距离的定位。

通常借助一种间距或距离确定方法来确定距离。总之采用广泛的方法来确定距离或间距。则比如可以借助接收信号强度(Received Signal Strength，RSS)、按照到达时间(ToA)的测量、按照到达时间差(TDoA)的测量或者按照来回时间(RToF)的测量等来实施测量，以确定或检测间距或距离。所有这些方法所产生的问题是测量的不精确性。也即不能求得或确定精确的间距或距离值。这种测量的结果是不精确的或评估的间距或距离值。

因为基于距离的方法基于的是距离说明(Distanzangaben)，所以其必定对这些不精确或评估的间距或距离值是鲁棒的。

最后在基于距离的方法情况下来实施以下两种定位方法：多边法(LSL)[7]和边界框法(BB)[5]、[8]。

图1a示出了按照现有技术的用于定位的一种方法(三边法)。图1a尤其示出了当三个节点或近邻B₁、B₂、B₃位于附近时三边法如何起作用。

在此借助邻近节点B₁、B₂、B₃到被搜索节点M的测量距离d₁、d₂和d₃来估计M的位置。

三边法是非常易出误差(Fehler)的，其不仅涉及信标节点的位置，而且还涉及所测量距离的精确性，因为其基于的是数学上明确的、其中没有规定有误差的方法。但是，如前所述，其问题在于，在实际中所测量的距离总是估计的并从而不精确的值。

图1b示出了在通过多边法定位时的典型问题。如果距离测量是不完善的和不精确的，那么位置就被错误地计算。多边法是三边法的一种扩展形式。三边法可以利用三个邻近节点来进行一个节点的定位，而对于多边法则利用了要定位节点的所有可用的邻近节点。