[发明专利]一种基于无线传感器网络的一维定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于无线传感器网络的一 维定位方法及装置。

背景技术

无线传感器网络是由部署在监视区域内的大量廉价微型的传感器节点组 成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地 感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。

在无线传感器网络中，传感器节点的检测对象为事件或网络中的节点，这 里的事件通常指网络外可发射无线信号的信号源。位置信息对传感器网络的检 测活动至关重要，确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感器网路最 基本的功能之一，对传感器网络应用的有效性起着关键作用。

目前，无线传感器网络的定位方法有很多种，其中比较常见的为基于信号 衰减模型的定位方法。该方法的进行定位的基本原理是：电磁波在空间中传播 会产生能量衰减，其衰减的幅度与传播距离的远近有关。所以根据无线电波能 量的衰减程度可以估算发射源和接收机之间的距离，如果接收机的位置已知， 那么估算的距离就可以用来定位发射源。该方法将待定位的事件或网络中的节 点看作是发射源，将用于定位的传感器节点看作是接收机，并使用如下信号能 量与传输距离关系式：

P(d_i)＝P(d₀)+10αlg(d_i/d₀)    (1)

其中，P(·)为信号强度，d_i为待定位的事件或网络中的节点与用于定位的 传感器节点之间的距离，P(d₀)为距离待定位的事件或网络中的节点参考距离 d₀处的接收能量，通常d₀＝1m，α为衰减指数。在用于定位的传感器节点 测得的能量P(d_i)已知的条件下，只要确定参数P(d₀)和α的值，即可计算得 到距离d_i，通常参数P(d₀)和α的值是由经验值给出估计值。

该现有技术虽然能够在实验室中取得良好的定位性能，但在现实环境中， 温度、障碍物、传播模式等条件往往都是变化和不可预知的，而在不同的环境 下，参数P(d₀)的值是不同的，同时经验值本身也具有不确定性，尤其是在复 杂环境中，对参数P(d₀)进行估计会降低定位的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于无线传感器网络的一维定位方 法及装置，以解决现有方案中因估计P(d₀)的值而带来的影响定位性能的问 题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于无线传感器网络的一维定位方法，包括：

从多个针对同一个待定位目标进行定位的参考节点中选择两个参考节点 组成参与定位估计的参考节点对；所述两个参考节点与待定位目标共线；

确定所述待定位目标是在所述两个参考节点所在的线段的延长线上，或者 是在所述两个参考节点所在的线段上，得到所述两个参考节点与待定位目标的 位置关系式；

将所述两个参考节点分别对应的信号能量值与传输距离关系式相减，以便 消去距离待定位目标为预定距离处的信号能量值，并结合所述两个参考节点与 待定位目标的位置关系式，确定待定位目标的位置。

其中，所述两个参考节点中至少一个为接收到待定位目标信号的参考节点 中能量值为最大或次大的参考节点。

其中，还包括：

选择其它参与定位估计的参考节点对；

确定组成其它各参与定位估计的参考节点对中参考节点与待定位目标的 位置关系；

对于任一参与定位估计的参考节点对，利用组成该参考节点对的两个参考 节点分别对应的信号能量值与传输距离关系式，消去距离待定位目标为预定距 离处的信号能量值，并结合这两个参考节点与待定位目标的位置关系式，确定 待定位目标的位置；

将所有参与定位估计的参考节点对确定的待定位目标的位置进行统计平 均处理，作为待定位目标的最终位置。

其中，对于任一参与定位估计的参考节点对，其中至少一个为接收到待定 位目标信号的能量值为最大或次大的参考节点。

其中，对于任一参与定位估计的参考节点对，组成该参与定位估计的参考 节点对的两个参考节点与待定位目标的位置关系包括：