[发明专利]基于ZigBee无线传感器网络的节点定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络的位置定位，更具体地涉及一种基于ZigBee无线传感器网络的节点定位方法。 

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是近几年出现的比较热门的一个课题.随着现代科技的发展,Internet方便了人们的生活,并成为人们不可或缺的部分,而通过部署大量传感器节点至目标区域,WSN将改变我们与客观世界的交互方式.无线传感器网络的出现是微机电系统、无线通信和数字电子技术快速发展的结果,而大量廉价微型传感器节点的出现,更加速发展了无线传感器的大量应用.传感器网络属于自组织的系统,是一个协同工作的具有感知、采集、处理对象信息能力的系统.但如果不知道传感器节点位置而获得的对象信息是没有任何意义的,无线传感器网络节点必须明确知道自身位置才能够实现目标的定位、跟踪以及网络的路由和管理.因此必须通过相关的算法和机制来首先实现传感器网络自身节点的定位.为实现自身定位,可将传感器网络中的节点分为锚节点和未知节点.锚节点是已知位置的节点，未知节点是需要定位的节点。 

中国专利申请CN101464510公开了一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法，其虽然能够实现一定条件下的无线传感器网络自身定位，但是其技术存在以下不足：第一，系统布置有局限性，布置不便利。由于定位方法要求锚 节点布置在规则四边形顶点处，对施工精确度要求很高，同时对场地的要求也高，为部署带来不小的麻烦要求；第二，定位方法引入了固有误差。由于规则四边形只有4个顶点，参考节点数量固定，而且相对比较少，定位精度大打折扣，而且没有太多的方法消除误差。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ZigBee无线传感器网络的节点定位方法，主要是解决现有技术布置难和定位精度不高的问题。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于ZigBee无线传感器网络的节点定位方法，所述ZigBee无线传感器网络包括位置已知的多个锚节点、位置未知的待测节点及网关节点，其特征在于，所述节点定位方法包括步骤： 

A1，所述待测节点定时按照指定功率向整个ZigBee无线传感器网络广播定位信标信号； 

A2，每个锚节点接收所述定位信标信号后，分别计算出每个定位信标信号的功率值，并将计算出的功率值和对应的锚节点网络ID打包成定位数据包，发送给对应的待测节点； 

A3，所述待测节点将接收到的定位数据包整合后发送给网关节点； 

A4，所述网关节点将接收到的定位数据包传输给PC机进行处理，所述PC机根据定位数据包中的功率值计算出所述待测节点和每个锚节点之间的距离； 

A5，所述PC机根据计算出的待测节点和每个锚节点之间的距离计算出所述待测节点的位置坐标。 

较佳地，在所述A4步骤中，所述PC机根据定位数据包中的功率值通过RSSI信号强度测距模型计算出待测节点和每个锚节点之间的距离： 

RSSI=-(10nlog₁₀L+A) 

其中，RSSI为每个定位信标信号的功率值，n为信号传播常数，A为距离发送的待测节点1米时的信号强度，n和A的实际值可以通过均值滤波算法实时得到；而L表示待测节点和每个锚节点之间的距离。 

较佳地，在所述步骤A5中，所述PC机根据计算出的待测节点和每个锚节点之间的距离，通过极大似然估计法获得待测节点的位置：用(x1,y1),(x2,y2),...,(xn,yn)表示n个锚节点的位置坐标，用(H1,H2,...,Hn)表示n个锚节点的高度，用(L1,L2,...,Ln)表示通过RSSI信号强度测距模型计算出的待测节点和每个锚节点之间的距离，用(d1,d2,...,dn)表示每个锚节点到待测节点之间映射到定位区域坐标轴上的距离，用(x_D,y_D)表示待测节点的位置坐标，则有：