[发明专利]一种基于距离辅助的无线传感网络节点定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感网络定位技术领域，具体涉及一种基于距离辅助的无线传感网络节点定位方法。

背景技术

无线传感器网络由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点在信息感知领域起到了重要的作用。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的十大技术之一。而在传感器的诸多应用领域中，位置信息扮演着十分重要的角色。在突发事件处理、灾害感知、军事战术通信网等应用中，位置管理是及其重要的课题，感知信息必须与位置信息相捆绑才有意义，甚至有时只需要传感器发回单纯的位置信息。除此以外，节点的位置信息还可以为其他协议层的设计提供帮助。

鉴于定位在传感器网络中的重要性，一系列的定位算法与定位系统应运而生。AHLos（Ad-HocLocalizationSystem）算法、RADAR、质心算法以及APS算法等等。

上述这些定位系统无不因袭了传统无线蜂窝网络的体系结构和定位思想，利用位置已知节点组成的网格进行三角法定位，或者干脆借用小型基站进行相邻法定位。这一方面制约了系统的可扩展性和健壮性，另外一方面不能满足临时紧急定位的需求，尤其在战场、自然灾害救援等节点损毁率高，环境恶劣的场合中，这些定位系统很难完成定位任务。

由于传感器网络组网通过自组织形式，进行多跳通信，多数节点间不能够直接通信，即存在直线与曲线的问题。我们要得到准确的位置信息，需要得到位置未知节点距离信标节点的直线距离。但是对于传感器网络来说，累积距离是一个路径的曲线距离，直接使用累积距离定位，在网络节点稀疏及不均匀分布的情况下，很难得到良好的效果，并且算法对测距误差极为敏感，网络的定位精度极大程度上依赖测距的精度。而其他针对传感器的网络特定通信模式的基于跳数的定位算法，由于以通信半径为一跳的定位参数，致使由于跳数的分辨率过低而使定位出现较大误差。

发明内容

为了解决现有的无线传感网络定位方法定位误差大的问题，本发明提供了一种基于距离辅助的无线传感网络节点定位方法。

本发明的一种基于距离辅助的无线传感网络节点定位方法，所述无线传感网络包括多个未知节点和多个信标节点，所述定位方法包括以下步骤：

步骤一：获取无线传感网络中任意两节点之间的信号强度RSSI与所述两节点之间直线距离的映射表；

步骤二：从无线传感网络中选取多个节点作为信标节点，预设所有信标节点位置信息，所述位置信息包括ID、位置坐标及初始累积距离，所述初始累积距离为0；

步骤三：获取每个信标节点相对于其他信标节点的累积距离，所述累积距离为两个信标节点之间最短路径上各节点之间的直线距离的累积值；

步骤四：每一个信标节点利用存储在自身寄存器中的累积距离修正与所述累积距离相应的两个信标节点之间的直线距离，获取每一个信标节点的网络定位修正值表，所述每一个信标节点保存各自的定位修正值

，并将所述定位修正值信息与所述每一个信标节点的位置信息共同广播至整个网络中，其中，为信标节点i到信标节点j的累积距离，为信标节点i的横坐标，表示信标节点j的横坐标，为信标节点i的纵坐标，表示信标节点j的纵坐标；

步骤五：未知节点k接收到每一个信标节点的定位修正值，将所述定位修正值与相对应的所述每一个信标节点的寄存器中的累积距离相乘，获取所述未知节点k与每一个信标节点之间的有效定位距离

，其中，为信标节点i到未知节点k之间的累积距离；

步骤六：当所述未知节点k接收到三个以上信标节点的有效定位距离后，利用三边测量方法或最大似然估计方法计算未知节点k的位置坐标，完成无线传感网络节点定位。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于距离辅助的无线传感网络节点定位的简单方法，本发明在可以在不完全依靠测距精度的情况下，减小传感器网络以多跳机制传输所带来的物理位置差异，通过距离修正等处理方法拟合直线与曲线之间的差距，改善传统定位方法在节点不均匀分布及稀疏的网络中定位精度的不足，明显提高了定位精度。

附图说明

图1是本发明的一种基于距离辅助的无线传感网络节点定位方法的流程图；图2是本发明中信标节点广播位置信息的原理示意图，其中，表示未知节点，表示信标节点；图3是本发明中计算定位修正值的原理示意图；图4是本发明中计算未知节点k与信标节点之间的有效定位距离值的原理示意图。

具体实施方式