[发明专利]传感器网络节点的定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，尤其涉及一种传感器网络节点的定位方法及装置。

背景技术

现有的传感器网络中节点的定位方法分为两类：基于测距技术的定位算法(range-based localization)和无需测距的定位算法(range-free localization)。

基于测距技术的定位算法通过测量节点间信号强度、信号传播时间、信号传播时间差以及达角交汇等信息计算节点间距离，再使用三边测量法、三角测量法或最大似然估计法计算节点位置，但对硬件有较高要求，而且容易受到环境的干扰。

无需测距的定位算法则无需距离和角度信息，仅根据网络连通性等信息实现节点定位，如基于最小跳数和平均每跳距离的定位方法，其定位过程不依赖于测距方法，利用多跳信标节点信息来参与节点定位，在该定位机制中，未知节点首先计算与信标节点的最小跳数，然后估算平均每跳距离，利用最小跳数乘以平均每跳距离，估算得到未知节点与信标节点之间的距离，再利用三边测量法或极大似然估计法计算未知节点的坐标。虽然采用平均每跳距离来估算实际距离，对节点的硬件要求低，实现简单，该方法采用的平均每跳距离在密度均匀的各向同性网络中影响不大，但在密度不均匀的各向异性网络中，就会造成较大的误差。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有的基于最小跳数和平均每跳距离的定位方法在网络节点随机分布时存在偏差很大的问题，并且利用使用的最小二乘法修正节点坐标会导致测距误差在全网扩散，严重影响定位精度。

发明内容

本发明提供一种传感器网络节点的定位方法、装置，可以解决现有的基于最小跳数和平均每跳距离的定位方法在网络节点随机分布时存在定位偏差大的问题。

本发明的第一个方面是提供一种传感器网络节点的定位方法，包括：

待定位节点接收三个信标节点分别广播的第一信标消息，各第一信标消息中包含对应信标节点的虚拟每跳距离和位置坐标，分别获取所述待定位节点到所述三个信标节点中每个信标节点的虚拟跳数；

根据所述三个信标节点的位置坐标和虚拟每跳距离、所述待定位节点到所述三个信标节点的虚拟跳数，确定所述待定位节点的估算位置坐标。

本发明的另一个方面是提供一种传感器网络节点的定位装置，包括：

接收模块，用于接收三个信标节点分别广播的第一信标消息，各第一信标消息中包含对应信标节点的虚拟每跳距离和位置坐标；

第一获取模块，用于分别获取所述待定位节点到所述三个信标节点中每一个信标节点的虚拟跳数；

第一确定模块，用于根据所述三个信标节点的位置坐标和虚拟每跳距离、所述待定位节点到所述三个信标节点的虚拟跳数，确定所述待定位节点的估算位置坐标。

本发明实施例通过待定位节点接收三个信标节点广播的第一信标消息，获取每一个信标节点的虚拟每跳距离和及其位置坐标，以及待定位节点到每一个信标节点的虚拟跳数，从而确定待定位节点的位置坐标，能够降低现有的基于最小跳数和平均每跳距离的定位方法在网络节点随机分布时存在的偏差，同时，为后续的筛选和修正过程奠定了良好的基础，有利于迭代过程的顺利进行。

附图说明

图1为传感器网络节点随机分布的示意图；

图2为本发明实施例一提供的传感器网络节点的定位方法的流程示意图；

图3为本发明实施例一确定的所述待定位节点的估算位置坐标的一种匹配流程示意图；

图4为图3所示方法确定的好节点的估算位置坐标和真实位置坐标的匹配示意图；

图5为图3所示方法确定的坏节点的估算位置坐标和真实位置坐标的匹配示意图；

图6为本发明实施例一确定的所述待定位节点的估算位置坐标的又一种匹配流程示意图；

图7为图6所示方法确定的好节点的距离序列匹配的示意图；

图8为图6所示方法确定的坏节点的距离序列匹配的示意图；

图9为基于图3或图6所示方法确定的好节点确定加权节点的流程示意图；

图10为基于图9所示方法确定的加权节点修正坏节点的流程示意图；

图11为本发明实施例二提供的传感器网络节点的定位装置的结构示意图。

具体实施方式

现有的基于最小跳数和平均每跳距离的定位方法中，每个非信标节点获取到信标节点的最小跳数具体为：