[发明专利]一种基于双移动信标的WSN定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络WSN：Wireless Senor Networking，具体涉及一种基于双移动信标的WSN定位方法，即H04W无线通信网络，H04W40/20基于地理位置或定位。

背景技术

无线传感器网络通过布设无线传感器节点，在无线通信组网技术、数据管理技术、传输与路由技术、节点定位与同步等技术的支持下，完成覆盖区域内的数据采集、缓存、传输及融合等任务。具有低功耗、微型化、低价格、自组织等一系列特点。近年来，伴随着微机电系统、片上系统、嵌入式系统、无线通信技术、数字技术等的发展，无线传感器网络基础设备——传感器节点的功能正越来越强、成本越来越低、体积越来越小，促进了无线传感器网络的大规模研究，其中尤以路由技术的研究最为广泛。

定位技术是无线传感器网络众多关键技术之一，WSN的某些路由机制、目标跟踪、负载均衡和拓扑控制等都依赖于网络中节点的位置信息。因此，如何有效确定网络中待定位节点的位置，对WSN的应用、运行和管理等方面有着重要作用。

在常规WSN定位方法中，通常假定网络中部署一定比例的信标节点，待定位节点通过某种机制，如测量接收信号指示强度RSSI、信号达到时间TOA、信号到达时间差TDOA和信号到达角AOA等值，估算与信标节点之间的距离，然后使用一定的方法估计自身的位置。一般来说，这类定位方法的定位效果与网络中信标节点的密度成正比，信标密度越高，定位精度越高，但网络的部署成本也相应提高。近年来，随着移动Sink技术在WSN中的应用，研究者逐渐注意到在移动Sink上配置GPS装备，使其变为移动信标节点，可以减少WSN中固定信标的部署数量，节约网络部署成本。

早期的移动信标定位技术研究，研究者主要关注如何设计信标的运动轨迹，更好地以信标运动位置替代固定信标，实现节点定位，但这一阶段并无定位方法上的突破。2006年之后，研究者主要关注如何充分利用信标的移动性，提出新的定位方法获得低成本测距下的较优定位精度。文献[1]研究了一种基于RSSI强度的测向定位方法，设计移动信标沿三角形路径运动，以每一边的最强RSSI测量点作为待定位节点在该边的投影点，取两边投影点垂线交点作为定位结果；文献[2]给出的方法无需测距，该方法中移动信标周期广播信标消息，记录待定位节点的第一次响应时间和最后一次响应时间，以此构成等腰三角形，并以通信范围作为三角形边长，计算待定位节点坐标。以上两种方法虽然都给出了新颖的定位思路，但是文献[1]的定位性能受RSSI测量值影响，RSSI的波动容易导致投影点错误，产生较大的定位误差；文献[2]的方法需要待定位节点周期性频繁响应信标信息，不利于WSN节点的节能。

定位技术是WSN网络中的关键支撑技术之一，在使用移动信标的WSN网络中，现有技术因为采用一个移动信标定位，导致定位过程中需要和待定位节点进行多次通信，产生较大能耗，时间开销大。

对比文件

[1]Guo Zhongwen,Guo Ying,Hong Feng,Yang Xiaohui,He Yuan,Feng Yuan,Liu Yunhao.Perpendicular Intersection:Locating Wireless Sensors with移动信标[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2010,Page(s):3501–3509.

[2]S.A.Munir,Yu Wen Bin,Ma Jian.Efficient Minimum Cost Area Localization for Wireless Sensor Network with a Mobile Sink[C].21stInternational Conference on Advanced Information Networking and Applications,2007,Page(s):533–538.

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双移动信标的WSN定位方法，降低定位过程中的通信次数，节约定位能耗，降低定位时间开销。

为了解决以上问题，本发明具体采用的技术方案如下：

一种基于双移动信标的WSN定位方法，其特征在于：采用两个移动信标协同完成定位工作，具体包括以下步骤：