[发明专利]WSN中基于移动节点初始状态和移动状态的节点定位方法

摘要

本发明提供一种WSN中基于移动节点初始状态和移动状态的节点定位方法，涉及无线传感器定位技术领域。该方法分为初始状态定位和移动状态定位。初始状态定位中，待定位节点向网络内的信标节点广播RF和US信号，根据信标节点返回信息组数，对应采用三边测量法、引入修正值的节点坐标计算法、基于多信号的定位算法计算初始坐标，将初始坐标记录；人工设定节点运动初速度、加速度和运动方向，启动移动状态定位；待定位节点随机运动，广播自身信息并收集邻居信标节点的数量，判断邻居信标节点数量，使用基于历史状态的移动节点定位法实现移动节点的最终定位。本发明在室内非视距环境下能有效抑制定位误差，提高定位成功率，具有良好的定位应用性。

主权项

1.一种WSN中基于移动节点初始状态和移动状态的节点定位方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：部署无线传感器网络，人工设置网络内信标节点的坐标信；步骤2：当待定位节点进入网络区域内，启动节点初始状态的定位过程；步骤3：待定位节点基于TDOA测距方法进行定位；待定位节点以广播形式发送RF和US信号；待定位节点通信范围内的邻居信标节点接收信号，并将自身信息写入定位数据包并返回给待定位节点；其中，邻居信标节点的自身信息包括：信标节点的节点号、信号到达信标节点的时间和信标节点的坐标信息；步骤4：判断待定位节点收到信标节点返回信息的组数；若待定位节点收到3组以上信标节点返回信息，则执行步骤4.1；若待定位节点收到3组信标节点返回信息，则执行步骤4.2；若待定位节点收到信小于3组的标节点返回信息，则执行步骤4.3；步骤4.1：利用NLOS抑制因子选取合适的信标节点，然后利用引入修正值的节点坐标计算法计算待定位节点的初始状态坐标，执行步骤6；步骤4.2：使用三边测量法计算待定位节点的初始状态坐标，执行步骤6；步骤4.3：用RSSI进行测距以补充节点间的距离值，执行步骤5；步骤5：采用基于多信号的定位算法计算待定位节点的初始状态坐标，然后执行步骤6；步骤6：记录待定位节点的初始状态坐标信息，用于该节点移动状态的定位；步骤7：当待定位节点完成初始状态定位后，人工设定节点运动状态，包括节点初速度、加速度和运动角度，然后启动节点移动状态定位过程；步骤8：待定位节点在网络中发起广播，判断定位时刻邻居信标节点的数目；若待定位节点通信范围内没有邻居信标节点，则执行步骤8.1；若待定位节点通信范围内有一个邻居信标节点，则执行步骤8.2；若待定位节点通信范围内有两个邻居信标节点，则执行步骤8.3；若待定位节点通信范围内有三个邻居信标节点，则执行步骤8.4；若待定位节点通信范围内邻居信标节点数目大于三，则执行步骤8.5；步骤8.1：利用该待定位节点的历史定位记录，通过角度定位方法得出移动节点此刻的坐标；步骤8.2：结合节点历史定位信息计算待定位节点的坐标；步骤8.3：按下式计算待定位节点的第一预测性坐标(xt1，yt1)：式中，(xm1，ym1)、(xm2，ym2)分别为两个信标节点坐标；d1、d2分别为t时刻待定位节点与两个邻居信标节点的距离；(xt‑1，yt‑1)为此时待定位节点的历史定位记录中t‑1时刻的位置坐标；St‑1，t为待定位节点的相对移动位移；根据角度定位算法，得到待定位节点的第二预测性坐标(xt2，yt2)；则移动节点的最终坐标为：步骤8.4：结合节点历史定位信息和邻居信标节点信息，利用引入修正值的节点坐标计算法计算待定位节点坐标；步骤8.5：选取待定位节点与邻居信标节点间RSSI值的倒数作为该邻居信标节点参与定位计算时的权值，选取其中权重最小的前三个邻居信标节点，利用引入修正值的节点坐标计算法计算待定位节点的坐标。