[发明专利]一种海洋无线传感器网络定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋无线传感器技术，尤其涉及一种海洋无线传感器网络定位方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是将大量具有感知能力、通信能力和自组网能力的无线传感器节点(简称为节点，全文提到的节点皆为无线传感器节点)组成的一种Ad-hoc网络，由于这种网络具有适应能力强、易于部署、易于管理，具有小尺度近距离监测所部署环境的能力，能够获得我们需要的监测信息，可以应用到军事、环境监测与保护、物体追踪、医疗保健、社区安保、智能交通、智慧城市等领域，因此得到了飞速发展。

随着无线传感器网络的发展，可以部署无线传感器网络到复杂可变的海洋环境中，实现海洋的实时监测。海洋无线传感器网络一般包括部署在海面上的网络部分和部署在水下的网络部分，即水面无线传感器网络和水下无线传感器网络。水面无线传感器网络使用无线电波进行通信和组网，可用来监测风向、波高、潮汐、水温、光照、水质污染等与海洋相关的信息，另外还负责与水下传感器网络的信息传输等。水下无线传感器网络目前主要利用水声实现通信和组网，与陆地无线传感器网络相比，水下无线传感器网络具有以下特点：通信信道具有高时延、时延动态变化、高衰减、高误码率、多径效应、多普勒频散严重、信道高度动态变化以及低带宽等特点，被认为是迄今难度最大的无线通信信道。

海洋无线传感器网络可以实现海洋数据的实时采集处理，能够实现环境监测、结构检测、军事监视、灾难避免等应用。而对于这些应用来说，定位是其中至关重要的一部分。比如，环境监测需要知道污染发生的位置信息，而水下生物跟踪和水下安全闯入监测需要知道事件发生的位置信息。此外，利用节点的位置信息可以实现节能路由控制等等。

尽管陆地无线传感器网络的定位问题得到了广泛的研究，提出了许多有效的定位算法，但是由于海洋无线传感器网络具有独特的特点，已有的陆地无线传感器网络定位技术并不能直接应用到海洋监测传感器网络中，在定位的实现中会遇到很多新的问题。例如，在水下环境中锚节点很难精确部署。为了实现水下定位，定位机制通常需要在水下部署锚节点(即已经知道自己位置的节点)，它们分布的精确度将直接影响节点定位的精确度。但是，对于水下环境，尤其对于深海环境来说，将锚节点精确部署在海底是很困难的事情。锚节点的这种位置不确定性，对那些依赖水下锚节点的定位算法造成了影响。再如，当节点部署到海面上时，一般需要将节点部署到浮标上，因而这些节点就会随着海浪的波动而随机波动，而这些随机波动使得那些适用于定位陆地节点的方法不能有效地在海面上得以应用。因此，根据所部署的海洋无线传感器网络的特点，研究简单可行的定位算法，对于海洋无线传感器网络的实际应用具有重要意义，是目前该领域的一个重要研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于无线传感器网络的高效率海洋定位方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海洋无线传感器网络定位方法，包括步骤：

将若干节点组合部署于海洋中，其中，每一所述节点组合都包括漂浮在水面的水面节点和与所述水面节点连接的部署并固定于海底的海底节点，部分水面节点配备GPS定位装置；

配备GPS定位装置的水面节点获取在不同时间的位置信息并发送至与其相连接的海底节点；

所述相连接的海底节点根据接收到的水面节点在不同时间的位置信息采用几何原理计算得到自身的位置，实现与配备GPS定位装置的水面节点相连接的海底节点的定位。

进一步的，所述实现与配备GPS定位装置的水面节点相连接的海底节点的定位之后还包括步骤：

与配备GPS定位装置的水面节点相连接的已定位的海底节点将自身位置信息发送至相邻的未定位的海底节点；

未定位的海底节点根据接收到的相邻海底节点的位置信息采用几何原理计算得到自身的位置，实现所有海底节点的定位。

进一步的，所述实现所有海底节点的定位之后还包括步骤：

当未配备GPS定位装置的水面节点需要定位即时位置时，获取与其相连接的海底节点的位置信息和相邻海底节点的位置信息；

待定位的水面节点根据接收到的与其相连接的海底节点的位置信息和相邻海底节点的位置信息采用几何原理计算得到自身的位置，实现未配备GPS定位装置的水面节点的即时定位。