[发明专利]无线传感器网络中基于概率加权的多目标定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术领域的方法，具体是一种无线传感器网络中基于概率加权的多目标定位方法。

背景技术

在无线传感器网络中，无线传感器常常被人为地布置在不同环境中执行各种监测任务，其中对目标定位的研究多采用与传感器自身定位相同的方法，分为两大类：基于测距技术的方法和无需测距技术的方法。前者通过测量节点间点到点的距离或角度信息，使用三边测量法、三角测量法或最大似然估计法计算节点位置，这类方法节点定位精度较高，可以采用多种方法来减小测距误差对定位的影响，但需要产生大量的计算和通信开销，且节点对距离和角度的测量误差对定位精度影响比较大；后者无需距离和角度信息，仅根据网络连通性等信息实现，这类方法定位精度较低，传感器节点和未知目标的密度都会影响定位精度，但其设计简单，计算和通信开销少，且对硬件要求较低。

经对现有技术文献的检索发现，专利申请号为200710018566.7的中国专利，提出了一种分布式无线传感器网络节点自身定位方法，其过程是：无线传感器网络中的锚节点将自身坐标、节点ID号、校正值、跳数信息发送给全网所有节点，使全网获得所有锚节点的自身信息；各锚节点在获得到其他锚节点最小跳数后，进行最小均方误差校正值的计算，并将该最小均方误差校正值发送出去，使所有普通节点最终获得所有锚节点的最小均方误差校正值；各普通节点从所述所有最小均方误差校正值信息中挑选出一个最小均方误差校正值C，与信息交互所获得的各锚节点自身信息进行三边定位，并进行概率挑选，将概率最大的三边定位坐标作为普通节点自身位置。

经检索还发现，专利申请号为200710164581.2的中国专利，提出了一种基于测距技术的无线传感器网络节点定位方法，包括至少三个已知的锚节点，待测节点及后台定位中心，锚节点将待测节点的接收信号强度值和锚节点的发送信号强度值发送给后台定位中心，后台定位中心计算待测节点到锚节点之间的距离及坐标。

以上两种方法定位精度高，并且第一种方法通过挑选最小均方误差校正值的方法，减小测距误差对定位的影响。但是两种方法都存在着测距技术的局限性，测距误差对定位精度的影响较大，同时需要产生大量的计算和通信开销。并且，在定位的目标数目增加时，还会导致传感器网络内部传输信息的大量增加，对带宽要求也相应增大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种无线传感器网络中基于概率加权的多目标定位方法，使其在目标定位过程中节约能耗，无需测距，减少了传感器探测距离和传输距离信息所需的能耗和带宽，基于事先设定的加权模型对区域中各网格进行加权，非常适合于多目标定位方法的特点和要求。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一，将坐标已知的平面区域按网格划分，将多个无差异传感器节点在区域内按行列秩序均匀分布，使得该区域为全覆盖；

步骤二，根据网格与传感器节点之间的距离，建立网格由传感器节点覆盖取得的概率加权模型；

步骤三，当传感器节点探测到一个或多个目标时，向基站发送一个信号包，信号包中包括了该节点本身的ID或位置信息，基站接收到传感器节点发送的表明探测到目标的信号后，根据步骤二建立的概率加权模型，对传感器覆盖范围内的网格进行加权；

步骤四，对所有探测到目标的传感器节点实施步骤三的网格加权过程，全部加权过程完成后，得到平面区域内每个网格的累积权值；

步骤五，对于单目标定位，选取累积权值超过设定门限的网格区域作为目标坐标；对于多目标定位，累积权值超过设定门限的网格将呈现多区域分布，选取每个区域中累积权值最大的网格坐标，即为目标坐标。

所述概率加权模型，其负责统计各个网格被传感器节点覆盖的概率权值，反映传感器节点在某个网格侦测到目标出现的可信度，概率权值越大，则可信度越高，即目标越有可能在该区域出现，概率加权模型的表达式为：