[发明专利]无线传感器网络节点定位方法及装置

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络节点定位方法及装置，该方法包括：S1：对于待检测区域上的每一个锚节点，计算其平均每跳水平距离；S2：对于该每一个锚节点，计算其跳距修正平均值；S3：对于该每一个锚节点，根据其跳距修正平均值以及其平均每跳水平距离计算其修正平均每跳水平距离；S4：计算该未知节点到该未知节点周围锚节点的水平距离，根据该水平距离以及该未知节点周围锚节点的平面坐标确定该未知节点的平面坐标；S5：根据该待检测区域的二维电子网格模型、三维电子网格模型以及该未知节点的平面坐标确定该未知节点的三维坐标。本发明在山区地形中的定位精度有大幅度提高，能够满足实际应用的要求。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络定位技术领域，具体涉及一种无线传感器网络节点定位方法及装置。

背景技术

我国山区地形(包括丘陵和高原)占69.1％，森林覆盖率高，具有丰富的矿产资源，但矿产的开采易造成环境污染。我国地质条件复杂，构造活动频繁，滑坡、泥石流与地裂缝等灾害隐患多、分布广，且突发性和破坏性强，防范难度大，是世界上地质灾害较为严重、受威胁人口较多的国家之一。因此，开展环境监测、森林防火、山体滑坡等监测与预警研究具有十分重要的意义。

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)的出现引起了全世界范围的广泛关注。1999年，著名的美国商业周刊将无线传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一；2003年，MIT技术评论(Technology Review)在预测未来技术发展的报告中，将其列为改变世界的10大新技术之一。环境监测与预报、森林防火、地质灾害监测与预警等是无线传感器网络的重要应用领域。

节点定位是无线传感器网络应用的重要基础。在无线传感器网络的应用中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要。例如：在大面积环境监测中需要知道污染源发生的地点；森林火灾灾情监测中，需要知道火灾发生的地域；在地质灾害监测预警中，必需要知道发生险情的时间与地域，以便迅速采取有效行动。

目前现有的大多数无线传感器网络定位都是假设应用在理想环境下提出的。例如二维、三维的定位算法与路由算法适合三维自由空间内的随机节点分布情况，即假定信号传输模型为理想的球体。无线传感器网络实际应用环境往往是山区，此时，把非平面的网络用平面的或三维自由空间定位来确定节点位置，往往无法达到理想的性能要求，节点定位误差较大，难于满足实际应用的要求。

根据是否测量距离分为基于测距定位算法和无需测距的定位算法。目前常用的测距技术有RSSI，TOA，TDOA和AOA。无需测距的定位方法主要有质心算法、DV-Hop算法、Amorphous算法、APIT算法等，其中影响最大、应用最广泛的当属DV-Hop算法。

无需测距的定位机制不需测量节点间的绝对距离或方位，降低了对节点硬件的成本，体积和能量消耗，更适合于大规模传感器网络。但非测距的节点定位方法的精度较低，在理想环境下其定位精度仍可满足应用的需求，但在山区复杂地形上的应用时其定位精度难于满足实际应用的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线传感器网络节点定位方法及装置，可以在山区地形中提高无线传感器网络节点定位的精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案一种无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，包括：

S1：对于待检测区域上的每一个锚节点，根据锚节点的平面坐标计算其到所述待检测区域上其他锚节点的水平距离之和，并根据其到其他锚节点的最小跳数之和以及所述水平距离之和计算其平均每跳水平距离；

S2：对于所述每一个锚节点，根据其平均每跳水平距离计算其到其他锚节点的水平估计距离，并根据其到其他锚节点的水平估计距离、其到其他锚节点的水平实际距离以及其到其他锚节点的最小跳数计算其跳距修正平均值；

S3：对于所述每一个锚节点，根据其跳距修正平均值以及其平均每跳水平距离计算其修正平均每跳水平距离；