[发明专利]一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法

说明书

本发明涉及一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法，第1次定位时将每个基站接收的信号强度构成数组P；并将其由大到小进行排序，得到数组Q；之后如果有指定定位基站时则将指定基站移至数组Q的前面；并将当前数组Q中每个元素的基站序号构成数组M；最后将数组M中前k个元素的信号强度进行定位计算；在第t次定位时，将当前定位时每个基站接收到的信号强度对前一次定位时的数组P进行更新，并根据前一次定位时数组M中的基站序号顺序对更新后的数组P进行排序，得到数组；接着根据阈值对对第t次定位时的数组Q中进行排序，生成新的数组M，最后将数组M中前k个元素的信号强度进行定位计算。该方法能有效地消除越区时产生的“乒乓效应”。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法。

背景技术

无线传感网络的发展，为高精度的定位服务提供了良好手段。移动目标的运动范围不断扩大，依靠一个或几个基站无法达到全部覆盖，需要设立多基站，而对移动目标的定位仅需附近几个基站进行。一个典型的由20个基站组成的无线传感网络架构如图1所示，图1中有箭头的曲线表示移动目标的移动轨迹，虚线圆圈为移动目标在圆点处无线信号最大覆盖范围，圆圈中三个定位基站组成一个定位区域。移动目标在移动过程中定时发送无线信号，定位基站收到信号后将信息传输到汇聚基站中转至服务器，服务器根据定位算法计算出移动目标位置。但当移动目标继续向前移动时，原定位基站有的就无法接收到信号，而其它基站开始能接收到信号，这些能够接收到信号的基站又构成了新的定位区域，可对移动目标进行定位，这种定位区域变更过程称为“越区”。移动目标越区后，将通过新的传输通道将信息传输到服务器。

由于实际环境中存在干扰，会出现越区过程中定位“乒乓效应”，所谓的“乒乓效应”是指移动目标本来是单向移动的，但由于无线信号受环境干扰，在越区时定位在两个定位区域之间来回切换，基站与服务器之间的通信链路会反复断开、重连，可能造成移动目标上传信息延迟，甚至丢失。

关于越区切换的定位问题，有不少文献有所涉及，如文献“Zinonos Z.etal.Handoff triggering for wireless sensor networks with performance needs[C].2013IEEE Symposium on Computers and Communications(ISCC).Split,Croatia:IEEEXplore.2013,7:982-988.”中，重点关注两个易找到的本地值，即信号强度和本地链路损耗，选用不同的阈值来进行切换触发，提升切换的成功率，但文献对如何确定阈值与切换过程没有详细描述；文献“Ma J,Yang D,Zhang HGidlund M.A Reliable HandoffMechanism for Mobile Industrial Wireless Sensor Networks[J].Sensors.2017,8,17(8):1797-1817.”中针对工业无线传感网络提出了一种有效的切换机制，该机制主要通过多个度量指标进行判断，其中一个指标就是基站收到的信号强度，以此来解决切换过程中的“乒乓效应”，但是多个度量判断的过程比较复杂；文献“高生平.基于低功耗蓝牙的室内定位技术研究[J].地矿测绘,2021,4(1):39-40.”中，越区切换时采用高斯分布方法、均值方法对信号强度值进行处理，但该方法有很大的不确定性且运算复杂；文献“曹佳，严培辉，刘江华，张澄宇，李小明.高精度低功耗室内外无缝定位的实验室物品追踪管理系统设计[J].实验室研究与探索，2019，38(06)：235-238+282.”中，为了降低实时信号的随机波动性，采用加权滑动窗口对接收到的信号做平滑处理，但仍然无法消除因环境突变所导致的信号强度抖动；申请号为CN201710991805.0的中国发明公开了一种无线定位测距基站的选择方法及装置，该方法采用水平投影在直线上的方法，并通过预设值判断舍弃不适合的基站，以达到对定位基站的快速选取，但未介绍如何选取预设值；申请号为CN201911221672.4的中国发明专利公开了定位基站选择方法，该方法根据基站在坐标系各个象限中的情况，从各个集合中分别筛选出定位基站，但算法中涉及到基站相对于移动目标的张角，计算比较复杂。