[发明专利]免除节点自定位的无线传感器网络目标定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络目标定位方法及系统，尤其涉及一种免除节点自定位的无线传感器网络目标定位方法及系统。

背景技术

无线传感器网络是近年诞生的综合了传感、计算和通信技术的新型网络化感测技术，目标定位是无线传感器网络主要应用之一，利用网络节点协同测量处理目标信号来估计目标所在位置。目标定位重要前提之一是首先确定出传感节点坐标，常规思路是在定位现场部署完传感节点后，通过节点间一系列信息交互和处理过程来估计节点坐标，然后基于节点坐标和测量数据来计算目标坐标。目前广泛开展的无线传感器网络节点自定位研究就是针对解决这一问题，且取得了一定效果，但在实际应用中还存在一些问题：1）低成本下节点定位精度偏低。节点自定位通常基于部分集成GPS模块锚节点来定位其它节点，民用GPS定位误差已达到数米或十多米。不采取精密测量技术条件下其它节点定位精度更加难以保证，这将剧烈影响目标定位效果，难以符合实际应用要求；2）实现复杂。目前节点自定位研究主要停留在理论仿真层面，许多自定位方法在实际网络平台上实现起来很复杂，可靠性也难以保证；3）应用受限。节点自定位多借助GPS模块，故在室内、井下等环境中难以实现，而自定义坐标系中标定节点坐标的难度也较大。

广大科技工作者已在无线传感器网络目标定位系统和节点自定位方面做了许多工作。目标定位系统方面，公开号为CN102645645A的发明专利公开了一种室内自定位的方法及系统，该系统包括信标装置、自定位装置、计算装置等，自定位装置发出同步射频信号和超声波信号，信标装置接收自定位装置信号、测量超声波到达时间等信息，并将测量结果返回自定位装置，由自定位装置计算自身到信标装置距离并传给计算装置，最终由计算装置根据事先建好的室内坐标估算自定位装置位置；公开号为CN102183930A的发明专利公开了一种化工场景下人员定位监测系统及定位方法，无线传感器网络定位系统通过RS-485总线与各车间分站网关通讯，传感网络中的移动节点模块向参考节点模块发射无线信号，接收各参考节点模块返回的信号强度测量值，启动片上定位引擎计算自身位置坐标后，经由网关节点模块和RS-485总线将定位结果传输到监控端。监控计算机实时采集定位数据并显示位置信息，用于发生化工事故后迅速掌握受困人员现场位置，以便及时开展救援；公开号为CN102186245A的发明专利公开了一种变电站无线传感器网络移动终端精确定位的方法。该方法初始化了节点数组NodeID、节点数计数器Index和参与定位计算固定节点个数PacketNumber，由固定节点根据移动终端信号RSSI计算它到移动终端距离并发给前置机，前置机判断固定节点编号并存入NodeID中，当Index等于自定义PacketNumber时，开始计算移动终端坐标。该发明减少了数据处理工作量，还具有运行稳定等特点。公开号为CN102314748A的发明专利提供了一种基于无线传感器网络的毒气泄漏源定位方法，布置传感器完全覆盖检测区域，当发生毒气泄漏事故时，根据传感器的报警顺序记录不同状态时参数，根据这些参数计算毒气泄漏源坐标。针对矿井下GPS定位受限的情况，公开号为CN102781092A的发明专利公开了一种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法，该发明提出在巷道单侧壁等距离部署锚节点，划分各锚节点对应区块。先以目标节点所在区块锚节点为坐标原点计算目标节点本地坐标，然后将本地坐标转换为以源节点为坐标原点的巷道全局坐标并上传至数据库；城市中经常发生人员走失、车辆丢失等现象，公开号为CN102098619A的发明专利公开了一种基于物联网的车辆人员定位系统，城市中每隔一定距离安装固定读卡器，人员或车辆携带RFID长距离有源标签周期性发射信号，固定读卡器将收到标签ID号和自身编号信息发送到数据转发器，数据转发器经由Web服务器将数据传输到数据采集中心和中央控制室数据库，用户通过输入编号可查询人员或车辆位置。节点自定位方面，公开号为CN101778472A的发明专利公开了一种无线传感器网络的分布式节点定位方法，该发明提出了一种改进DV-Distance节点定位方法，将锚节点到未知节点的跳数引入到距离修正值中，提出了基于跳数的距离修正方法，获得与原算法相比具有更高的定位精度；公开号为CN102740458A的发明专利公开了一种无线传感器网络中基于移动信标的集中式定位方法，该方法首先计算信标节点移动路线和采集点位置，信标节点沿移动路线移动并在采集点处发出定位请求，未知节点收到请求后返回响应信息，信标节点根据响应信息估测位置关系及计算定位结果。该发明所提供的集中式定位方法，使节点自定位计算由能量充足的信标节点完成，有效节省未知节点的能耗。