[发明专利]混杂式传感器网络移动节点自适应定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络定位和移动机器人领域，特别涉及一种混杂式传感器网络 移动节点自适应定位方法。

背景技术

混杂式传感器网络是在无线传感器网络的基础上增加了可控机动性的移动节点，利用 混杂式传感器网络移动性优势能够有效解决静态传感器网络难以处理的自部署、自修复、 自维护等需求。混杂式传感器网络中的移动节点在绝大多数的现实应用中一般借助各种各 样的移动机器人来实现。当某一区域发生突发事故时，需要移动节点前往执行监测任务。 特别地，在应对一些人不可达的危险紧急场合的现场环境监测(比如建筑物失火、核辐射 或有害化学品泄漏等)，移动节点可用于代替人进入事故现场进行监测。普通静态节点和 移动节点之间以无线链路进行通信，从而完成监测区域的主动式监测。因此，在混杂式传 感器网络中，如何确定事件发生的位置或获取消息的移动节点位置是至关重要的。

由于混杂式传感器网络存在可控机动能力的移动节点的特性，现有静态传感器网络基 于RSSI(Received Signal Strength Indicator)定位算法无法直接应用到该网络中。 目前，已经提出了一些针对网络中节点移动的基于接收信号强度的定位算法，其中较为典 型的文献“RADAR：An In-Building RF-based User Location and Tracking System”公开的一 种基于接收信号强度的确定建筑物楼层内节点位置的定位系统，其基本思想是在 Rayleigh衰减模型、Rician分布模型和地板衰减系数(Wall Attenuation Factor，FAF) 模型的基础上，提出一种墙壁衰减系数模型(Wall Attenuation Factor，WAF)，基站根 据实际接收到的信号强度，根据WAF模型计算出节点与移动基站之间的距离，然后采用三 边测量法计算节点位置。

另外，已有的申请发明专利中，有黄刘生、徐宏力和吴俊敏等提出的“基于RSSI的无 线传感器网络定位方法”，其特点是：以锚节点之间的距离和信号强度信息作为参考，对 移动节点和锚节点之间的RSSI值进行校验，来修正锚节点对未知节点位置的权重，得到 节点定位。张挺、张舒和任捷等提出的“基于RSSI的射频识别室内定位检测方法”。，其 基本思想是：引入欧几里德距离度量获得某个待定标签的欧式距离向量，然后依据某个待 定位标签与离它位置最近的参考标签所计算得到的距离度量值将最小，从而获得待定位标 签的若干个近邻标签，并通过它们来实现对待定位标签的位置推断。

上述文献和专利存在以下问题：目前关于RSSI的定位算法主要集中在对无线信号传播 的衰减模型的分析、信号滤波及处理等方面。但在实际情况下，不同的监测环境或者是同 一环境的不同地点，信道受到多径衰减、视距或非视距障碍物阻挡等情况不同。因此，在 测试过程中如果不对无线信号传播的衰减模型进行不断修正的话，以前建立的模型可能无 法适应于整个环境下使用。并且，如果节点返回的RSSI值很小(比如节点之间相距较远 或受到障碍物等的影响)的情况下，此时数据传输时的丢包比较严重，同时数据波幅变化 较大。还有就是节点能量问题。节点能量过少时，不仅会造成其返回的RSSI值偏小和严 重丢包，而且数据的波动也比较大。另外，在移动节点运动过程中，速度变化也会影响到 RSSI采集值的稳定性，移动节点在高速率运行过程中比低速率时受多路径衰减和建筑物 反射影响较大，或者是移动节点的变速阶段，都会出现较多的测量奇异值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混杂式传感器网络移动节点自适应定位方法，在考虑工程 实际部署时的便捷性和可操作性的基础上，利用移动节点自部署或人为部署新节点的方法 对网络中无线信号传播的衰减模型进行在线修正，并且消除由于节点自身能量、数据丢包、 测量值偏小和测量奇异值等情况导致的定位误差，从而提高混杂式传感器网络中移动节点 的自适应定位能力，并且部署的新节点还能提高整个网络的鲁棒性和可靠性。

一种混杂式传感器网络移动节点的自适应定位方法，包括如下步骤：