[发明专利]一种应用于移动传感网的室内定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于移动传感网的室内定位方法，具体的说，涉及一种无线传感网络中的移动目标节点相对于固定锚节点的分布式定位方法。

背景技术

无线传感器网络具有自组织、低成本、低功耗等特点，它军事领域、医疗护理、环境的检测和保护等领域有广阔的应用前景。位置信息是传感器节点采集数据必不可少的部分，没有位置信息的监测消息通常毫无意义。确定事件发生的位置或采集数据的节点估计位置是传感器网络最基本的功能之一，而传感器节点自身的正确定位是提供监测事件位置信息的前提。目前常用的方式是使用GPS接收器，但每个传感器节点都装上GPS接收器会受到成本、功耗等问题的限制，而且GPS系统适用于无遮拦的室外环境，室内环境无法收到GPS信号，因此需要设计合适的室内定位算法来实现无线传感器网络节点的自定位。

目前，大部分室内定位算法使用了多种测距技术，如测量无线电、红外线、激光信号强度，测量无线电信号相位差，测量声波、超声波与无线电信号到达时间差等，这些技术受室内环境影响较大，因而在实际应用中误差较大，如AT&T Laboratories Cambridge在1992年开发出的Active Badge室内定位系统以及基于超声波和射频信号的到达时间差实现定位的Cricket系统等都使用了上述技术。然而这些技术并未考虑节点的移动性或者没有充分利用节点的移动性导致定位精度不准确，其应用场景都有其局限性，通用型较差。

与静态传感网相比，移动传感网在定位算法中引入了实时性。无线传感器网络通常被认为是可容忍延时的，然而移动性要求传感器网络中信息的采集和计算是及时的，这意味着定位方法要避免依赖网络的全局知识，比如要避免多跳的信息或节点到所有锚节点的距离计算。假设时间分为离散的时隙，移动节点需要在每个时隙进行重定位，因为一个节点可能离开它原来的位置。因为节点保持在网络中移动，前一个位置信息也变得不精确。由于节点与锚节点之间通讯，以及节点和锚节点的计算都要花费一定的时间，每次确定当前时刻节点的位置时，该节点已经在下一个位置了。传统定位方法能够通过在一些时间间隔后反复的运行定位算法来获取移动节点的位置的信息，然而这种信息已经不是当前时刻节点的实际位置，定位算法的效果大大降低。因此无法通过传统定位方法获取当前时刻节点的实际位置。

发明内容

本发明所要解决的技术方案是：提供一种应用于移动传感网的室内定位方法，充分利用节点的移动性来提高定位方法的精确度，以克服上述现有技术的缺陷和不足。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种应用于移动传感网的室内定位方法，其特征在于所述移动节点定位方法包括如下过程：

(1)锚节点位置部署：在室内固定区域放置M个锚节点，每个锚节点都有自己的网络ID号，指定区域内某个角落的锚节点的位置坐标为坐标原点，其他锚节点根据与这个已知自身位置的锚节点的位置关系来确定其相应坐标，建立室内移动传感网的相对坐标系；

(2)移动节点位置部署以及初始位置估计：将移动节点随机放入步骤(1)中的固定区域内，移动节点根据与其通信的1跳锚节点和2跳锚节点得出移动节点可能存在的范围，在此范围内随机选择N个节点可能存在的位置，形成节点的初始位置采样集合

(3)预测阶段：假设时间分为离散的时间，在每一个时刻移动节点根据其前一时刻的位置采样集合，利用与其通信的1跳锚节点和2跳锚节点对移动节点的当前位置进行预测估计，并形成当前时刻的节点位置采样集合；

(4)滤波阶段：根据当前时刻的节点位置采样集合中的采样位置能否与预测阶段使用的1跳和2跳锚节点通信，滤除不符合条件的采样位置；

(5)如果经过滤波后符合要求的位置采样集合中的采样数小于N，则重复上述(3)、(4)过程重新进行预测点选取和滤波，直到找到满足要求的足够的点；

(6)位置修正：当采样集合已填满后，移动节点利用其定位精度较高的1跳邻居节点的位置信息来帮助定位，对采样集合里的每个采样点进行加权，使得有更大可能接近节点实际位置的采样点具有更大的权重，从而对节点的估计位置进行修正得到节点的修正估计位置。

本发明的有益效果：本发明方法充分利用移动传感网的节点移动性和节点间的相互关系，在移动无线传感器网络中，提出了移动节点自身位置确定的新方法，主要用于解决移动传感网的室内环境中的节点自身定位问题，通过这种方法，不需要给传感器节点添加额外的硬件，并且可以提高传感器节点的定位精度和定位实时性。下面给出具体的说明：