[发明专利]无线传感器网络三维定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感网络定位领域，尤其涉及一种无线传感器网络三维定位系 统。

背景技术

无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术在目标跟踪、入侵监测及一 些定位相关领域有广泛的应用前景。在日常生活中，人们常常需要通过终端即时获取基于 位置信息的服务。如走进商场前，通过终端导航指引找到停车位；购物过程中，搜索“美食”， 会呈现基于位置方位的店铺优惠信息，并可获得最优路线指引。

然而，无论在地理环境监测或终稿导航指引，还是在交通路况监测或医疗卫生中 对病人的跟踪等应用场合，很多获取的监测信息需要附带相应的位置信息；否则，这些数据 就是不确切的，甚至有时候会失去采集的意义。因此，无线传感器网络中传感器节点位置信 息的获取是大多数应用的基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够对待定位节点进 行准确定位的无线传感器网络三维定位系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：无线传感器网络三维定位系统， 其特征在于，包括待定位节点、四个定位检测节点和一个定位融合处理节点，所述待定位节 点分别与定位检测节点和定位融合处理节点通信连接，所述定位融合处理节点分别通信连 接各定位检测节点，其中，

所述待定位节点包括中央处理单元以及分别连接中央处理单元的第一计时器、第 一Zigbee模块、信号发生单元、信号调制单元和信号发射单元；信号调制单元分别连接信号 发生单元和信号发射单元；所述第一计时器，用以记录信号对外发射的时间，并发送给中央 处理单元；

所述定位检测节点均包括微处理器及分别连接微处理器的第二计时器、第二 Zigbee模块、第一GPS定位单元、信号接收单元、滤噪处理单元、信号放大单元和信号解调单 元；所述滤噪处理单元连接信号接收单元和信号放大单元，信号放大单元连接信号解调单 元；

所述第一GPS定位单元，用以将定位检测节点的位置数据发送给微处理器；所述滤 噪单元，用以接信号接收单元接收的待定位节点发送的信号进行滤噪处理，以获取纯净的 信号；所述信号放大单元，用以将滤噪后的信号再次放大，以能够准确获知已接收到待定位 节点的信号；所述第二计时器，用以记录接收到放大信号的时间，并发送给微处理器；所述 第二Zigbee模块，用以将各定位检测节点的位置数据和时间数据实时地发送给定位融合处 理节点；

所述定位融合处理节点，包括融合处理单元以及分别连接融合处理单元的第二 GPS定位单元和第三Zigbee模块；所述第三Zigbee模块，用以实时地接收各定位检测节点发 送来的位置数据和时间数据；所述融合处理单元，用以对接收的各定位检测节点发送来的 位置数据和时间进行融合，以计算待定位节点的位置；其中，所述融合处理单元对位置数据 和时间的融合定位过程依次包括如下步骤：

(1)根据第二GPS定位单元的定位数据以及各定位检测节点发送来的位置数据，建 立以定位融合处理节点为原心的空间坐标系；

(2)在新建的空间坐标系中，设定待定位节点为O(x,y,z)，四个定位节点分别为A (x_A,y_A,z_A)、B(x_B,y_B,z_B)、C(x_C,y_C,z_C)和D(x_D,y_D,z_D)，并计算定位检测节点A接收到待定位节 点O信号的时间t_A；

(3)建立电平量化检测的二元假设检验模型，设定观测样本序列R中的观测样本r_k的个数为N_t，R＝{r₀,r₁,…,r_Nt-1}，N_t个观测样本符合以下二元假设检验准则：