[发明专利]一种基于种子节点选择的无线传感器网络定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线传感器网络定位方法及系统。 

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。 

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，能够实时监测、感知和采集各种环境或检测对象的信息，具有灵活性、容错性、高感知能力、低费用以及快速布局等特点，广泛应用于国防军事、环境监测和预报、医疗卫生、空间探索等领域。 

无线传感器网络中的很多特定应用都依赖于传感器节点或者目标物体的地理位置信息。传感器节点必须明确自身位置才能详细说明在什么位置或区域发生了特定事件，实现对外部目标的定位和追踪。 

现有的无线传感器网络定位方法普遍利用无线电信号的强度值进行定位，存在定位精度低的问题，而要提高定位精度，最简单的无线传感器节点定位方法就是为无线传感器网络中的节点全部安装GPS定位仪，但是由于实际应用中，部署在一个无线传感器网络中的无线传感器节点的数量非常庞大，所以这种方法增加了无线传感器节点的设备复杂性，极大的增加了利用无线传感器网络进行监测的成本。因此，目前还没有一种在不增加无线传感器节点设备复杂性的前提下实现高精度定位的方法及相关系统。 

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的无线传感器网络定位方法及系统，以克服上述缺陷。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线传感器网络定位方法及系统，用于实现在不增加无线传感器节点设备复杂性的前提下，提高无线传感器网络的定位精度。 

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 

一种基于种子节点选择的无线传感器网络定位方法，所述无线传感器网络中包括位置已知的用以发送无线信号的锚节点和位置未知的待定位节点，其包括： 

1)依据待定位节点接收到的无线信号及无线信号衰减模型，获得所述待定位节点与发送所述无线信号的锚节点间的第一距离，所述无线信号包括锚节点的位置坐标及所述无线信号的发射功率； 

2)从与所述待定位节点接收到的无线信号相对应的锚节点中，选择预设数量的锚节点以构造预设数量的锚节点组合； 

3)选取锚节点组合中的锚节点子组合，进而对各个锚节子组合进行计算，从而筛选出符合要求的锚节点组成目标锚节点子组； 

4)根据所述目标锚节点子组合中锚节点的位置坐标计算所述待定位节点的最终位置坐标。 

优选的，在上述无线传感器网络定位方法中，所述步骤1)前还包括：控制锚节点向所述待定位节点发送无线信号。 

优选的，在上述无线传感器网络定位方法中，所述步骤3)具体包括： 

31)当所述锚节点组合中含有N个锚节点，选择所述锚节点组合中每N-k个锚节点设置为一个锚节点子组合，其中k为小于N的预设值，选取M个组合； 

32)依据所述锚节点的位置坐标及所述锚节点与所述待定位节点的第一距离，获得与所述每个锚节点子组合相对应的所述待定位节点的初始位置坐标，总共有M个； 

33)依据每个锚节点子组合中各个锚节点所对应的所述待定位节点的初始位置坐标，计算所述待定位节点与各个锚节点的第二距离； 

34)计算与所述每个锚节点子组合中各个锚节点所对应的第一距离与第二距离的偏差值，并取偏差值的中间值作为所述各个锚节点组合的代表偏差值； 

35)使用所述代表偏差值的最小值求出权，并取代表偏差值最小的锚节点子组合所求出的坐标作为暂定的估计坐标，然后使用此坐标再次求出所述待定 节点与所有锚节点的第二距离，且计算出与对应锚节点的第一距离之间的偏差值，通过权来判断每个锚节点所对应的偏差值是否在允许范围之内，若不在，舍去此锚节点的数据，若在，则保留此锚节点数据； 

36)按照所保留的锚节点数量设置一个新的锚节点子组合，并使这个锚节点子组合执行步骤32)。 

优选的，在上述无线传感器网络定位方法中，所述无线信号衰减模型为： 其中，p为相应锚节点所发射无线信号的发射功率，q为待定位节点所接收到的相应锚节点的无线信号功率，d为待定位节点与相应锚节点的第一距离，a为信号衰减因子。 

为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：