[发明专利]基于无线传感器网络的无锚点战场伤员定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别涉及一种无线传感器网络的无锚点定位方法。

背景技术

现代战争是高技术条件的激烈军事对抗，导致大批量伤员的产生，伤情复杂、严重。在野战中能否实现伤员的快速定位，已成为伤员快速施救的关键。目前GPS(全球定位系统)已被应用于战场伤员的搜救，但基于卫星的全球导航系统，容易受到轨道误差、电离层误差、对流层误差、多径误差、天线相位中心变化等多种因素的影响，同时作为一种“公开”导航系统，其接收信号容易受敌方阻塞式干扰和欺骗性控制，从而使其定位精度降低或产生误导。因此，十分有必要发展新型的非卫星依赖的伤员定位方法。

无线传感器网络定位是近年来出现的一种新的定位技术，已成功应用于矿井矿工、病房患者位置定位，但传统的无线传感器定位技术往往需要锚点，这在战场环境往往无法实现。

公开号为CN1988550A的中国发明专利公开说明书中公开了一种用于无线传感器网络的无锚点分布式节点定位方法，但该方法需要从全网最小ID编号的节点出发，这对于战场环境下士兵节点随机分配并不适应。该方法中虚拟锚点逐渐增广到全网内所有节点，增加了遍历时间，不适合快速反应的部队作战。另外该算法仅限于定位区域较小和士兵节点较多的情况，有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是，提供一种基于无线传感器网络的无锚点战场伤员定位方法，能对战场伤员位置进行准确定位，不借助GPS，也不使用锚点，适于战场实现。

本发明的目的是这样实现的：

基于无线传感器网络的无锚点战场伤员定位方法，包括如下步骤：

1)战场上的士兵和救护人员均随身携带传感器，将各节点分别标记唯一的ID，并以自组织方式组成无线传感器网络；

2)节点之间实时发送自身数据信息和接收邻居节点的RSSI数据；

3)救护人员节点终端接收士兵节点RSSI数据，并判断和汇总接收信号的存在信息，生成无线传感器网络节点连通关系图；

4)救护人员节点汇总RSSI数据，计算各节点的相对坐标；

5)当有伤员呼救时，救护人员根据其ID确定无线传感器网络中伤员的位置。

进一步，步骤42)中，通过下式计算每一节点对的两个节点之间的测量距离：

其中P_r(d)单位为dBm，表示距离发射点d处士兵节点接收到数据信号强度；P_t表示该士兵节点发射信息的功率；PL(d₀)表示士兵节点收到在参考距离d₀处发送数据信号的强度；η表示路径衰减因子；X_σ表示均值为0，方差为σ²的高斯随机变量。

进一步，步骤42)中，通过下式计算节点两跳内最短路径距离u_ij：

u_ij表示节点i、j之间的最小路径距离。d′_ik表示i、k之间的测量距离；d′_kj表示k、j之间的测量距离。

进一步，步骤44)中采用如下方法将矩阵U²双中心化得B，令E为单位矩阵，I为1矩阵，在最小二乘法原则下，通过下式获得矩阵B：

-12JU2J=12J(2B)J=XpXpT=B.]]>

本发明通过无线传感器网络实现战场伤员定位，不受轨道误差、电离层误差、对流层误差、多径误差、天线相位中心变化等因素的影响；无需锚点，适合于战场实现，定位准确，误差较小。

附图说明

图1示出了本发明基于无线传感器网络的无锚点战场伤员定位方法的流程示意图；