[发明专利]一种传感网络目标定位方法及传感节点

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种传感网络目标定位方法及传感节点。

背景技术

无线传感网络是由分布在监测区域内的大量无线传感节点，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络。无线传感节点能够协作地感知、采集和处理进入无线传感网络内的对象的信息。并且无线传感节点具有体积小、价格低廉和功耗小等特点。无线传感网络具有部署随机，自组织性、鲁棒性和隐蔽性等特点。因此，无线传感网络非常适合用于对运动目标进行定位和跟踪。

使用无线传感网络来实现对目标跟踪需要无线传感网络中无线传感节点感知到目标后，能够在较短的时间内，完成对监测数据的处理，并与其他无线传感节点交换监测数量，协同合作共同确定目标的位置，并结合历史数据拟合出目标的运动轨迹。

目前常用的无线传感网络中的目标定位跟踪方法有最小二乘法、Bilateration等。最小二乘法用于将监测到目标的无线传感节点与目标建立距离方程组，解距离方程组获得目标的估计位置，其中，计算方式以下：

假设目标的坐标是(x,y)，监测到目标无线传感节点的坐标分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、…、(x_n,y_n)。无线传感节点与目标的距离分别是d₁,d₂,…,d_n。那么存在

为消除二次项式，前n-1个方程分别减去第n个方程，可得线性方程组式Ax＝b，其中：

便得从而目标的估计位置(x,y)的解。

进一步地，结合目标的估计位置的历史数据，拟合出目标的运动轨迹。

Bilateration用于将两两监测到目标的无线传感节点进行双边定位，获得两个定位解，其中，定位解为目标估计位置的候选位置。如果不存在攻击和噪声，侯选位置中应当会有一些重叠的点，这个点便是目标的估计位置。如果存在攻击或噪声时，可能没有重合点，但是在误差范围有限的情况下，由正常样本产生的合理位置应当分布在真实位置的附近，因而这些位置相互靠近。目标对于获得的每对测量样本计算候选位置，得到包含M个候选位置的集合C。对于C中的每一个候选位置c_i计算到其它候选位置的距离，找到距离小于门限δ的候选位置，统计其个数，并记录相应的候选位置集合E_i。找到{n_i}中的最大值n_m，E_m即为最大的候选位置簇，计算这些位置的质心即为目标的估计位置。进一步地，结合目标的估计位置的历史数据，拟合出目标的运动轨迹。

本发明人在长期研究中发现，对于最小二乘法的目标跟踪方法，不能抵抗节点攻击，即为无线传感网络中部份无线传感节点出现测量距离误差时，就会使目标的估计位置出现较大偏差，从而使得目标运动轨迹跟踪的可靠性大大降低。Bilateration目标跟踪方法，尽管可以抵抗节点攻击，但使用排列候选解的方法，比较复杂，并且不管测量距离是否可靠，先用测量距离计算出位置估计，再后对位置估计进行验证的方法，将不可靠的测量距离也参与计算，浪费了计算资源，增加了无线传感的计算开销。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种传感网络目标定位方法，能够将不可靠的测量距离排除在对目标的定位计算之外，提高目标的定位的准确性，节约传感节点的计算资源。