[发明专利]WSN中基于误差补偿策略的节点分布式定位系统与方法

说明书

本发明提供一种WSN中基于误差补偿策略的节点分布式定位系统与方法，涉及无线传感器定位技术领域。本发明的系统包括各传感器节点上的微型处理器及其中的可执行节点定位程序：节点状态广播器、节点状态获取器、锚节点集建立器、测量距离计算器、误差补偿信息集建立器、节点位置计算器、节点信任权值计算器、参数设置器、比较器、节点转换器。本发明的方法在定位初始阶段，由网络内锚节点相互定位确定自身测距校正参数和坐标误差补偿值，用于待定位节点的三维坐标计算中，能大大降低非视距环境下的定位误差干扰；将已定位节点升级为代理锚节点，并赋予信任权值用于其他待定位节点的坐标计算中，可以有效提高网络定位覆盖率和定位精度。

技术领域

本发明涉及无线传感器定位技术领域，尤其涉及一种WSN中基于误差补偿策略的节点分布式定位系统与方法。

背景技术

无线传感器网络，简称WSN，是一种由大量微传感器进行信息采集、数据通信与处理的自组织网络，可以被部署在目标区域中进行环境监测，在军事国防、矿井信息采集、医疗治理以及灾难救援等领域都发挥了巨大作用。节点定位在整个WSN监控活动中具有举足轻重的作用，是判断WSN应用是否具有实用价值的重要衡量指标。而且，提供传感器节点的精确位置不仅有利于观察者及时采取有效的防范与监督措施，还有助于提高网络覆盖质量，对调节网络拓扑结构以及改善网络路由效率也有明显帮助。

从上世纪90年代以来，国内外学者就对传感器网络定位问题展开了深入的探索与研究，提出了许多相关定位算法。总体来说，这些算法可以分为非测距定位算法和基于测距的定位算法。前者不需要测量各个传感器节点之间距离，通常根据少数已定位节点间的几何关系以及坐标数据，就能求出待定位节点的具体位置，算法相对简单，定位成本较低，但是定位精度不够精确。后者主要是通过使用接收信号强度(RSSI)、到达角度(AOA)或到达时间(TOA)等测距技术求出网络节点间的相互距离，再使用常用的坐标计算方法求出未知节点的具体坐标，算法较为复杂，定位成本较高，但是定位精确高。从另一角度来说，现阶段的定位算法又可分为集中式算法和分布式算法，在网络规模较大时，全网信息的集中式交互容易引发较大能耗，而分布式算法的网络能耗则会相对均衡，因此，目前业界更加推崇分布式定位算。而在传感器节点定位的具体应用中，实际场景都是一些环境较为复杂，定位干扰因素较多的三维空间，如何设计一种有效减少非视距干扰因素的高精度分布式三维定位方法，已成为传感器网络定位中极具研究价值的难点与热点问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种WSN中基于误差补偿策略的节点分布式定位系统与方法，以达到提高无线传感器网络定位精度和定位覆盖率的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种WSN中基于误差补偿策略的节点分布式定位系统，包括各传感器节点上的微型处理器；所述各微型处理器中均包括可执行的节点定位程序；

所述节点定位程序包括：

节点状态广播器，用于锚传感器节点或代理锚传感器节点向其邻居节点广播自身的状态消息，状态消息包括节点标号、节点类型、节点位置坐标、发射信号强度RSSI值、测距校正参数、坐标误差补偿值和定位结束时间；所述传感器节点标号用于唯一标识传感器；传感器节点类型包括待定位传感器节点、已定位传感器节点、锚传感器节点、代理锚传感器节点，初始传感器节点只有待定位传感器节点和锚传感器节点两种类型，待定位传感器节点经过定位计算后会转换成已定位传感器节点或代理锚传感器节点；测距校正参数用于对锚传感器节点和待定位传感器节点间的距离值进行误差补偿；定位结束时间是指传感器网络定位工作结束的时间；

节点状态获取器，用于传感器节点获取锚传感器节点或代理锚传感器节点广播的状态消息，包括节点标号、节点类型、节点位置坐标、接收信号强度RSSI值、测距校正参数、坐标误差补偿值及定位结束时间；