[发明专利]对无线传感器网络移动节点的跟踪定位方法

权利要求书

1.一种对无线传感器网络移动节点的跟踪定位方法，其特征在于包括以下步骤：在一个测量定位周期中，近似保持均速直线运动的移动节点以已知的时间间隔发送至少四次的低重频脉冲信标信号，先由一个主锚节点至少能连续四次接收测量到信标信号，并通过自时差测量而得到三个相对于初始测量时刻的自时差关系式，利用余弦定理从由移动节点的运动轨迹和探测波的运动矢径所构成的定位测量三角形中给出二个三角函数方程，联解这五个方程式，确定出所述移动节点和锚节点之间的相对距离和速度。

2.根据权利要求1所述的对无线传感器网络移动节点的跟踪定位方法，其特征在于：在确定出所述移动节点和锚节点之间的相对距离和速度后，通过二个辅助锚节点向主锚节点转发所述移动节点最后一次发送的信标信号，由主锚节点做相对时差测量而列出和辅助锚节点数目相同的时差关系式并解析，得到移动节点的坐标位置信息。

3.根据权利要求1或2所述的对无线传感器网络移动节点的跟踪定位方法，其特征在于：所述已知的时间间隔为周期T。

4.根据权利要求3所述的对无线传感器网络移动节点的跟踪定位方法，其特征在于：

设移动节点S由A向D移动，且每经历一个周期T，在经过位置A、B、C、D处时，发送一个信标信号；锚节点M₁为主锚节点，信标信号经R₁到达M_i的时刻为初始触发时刻，主锚节点M₁依次测量经路径R_i到达的信号时间值，得到三个连续的相对时差测量值；

根据运动路径上的时间关系可列出如下等式：

R₂-R₁+VT＝Δr₂₁                           (1)

R₃-R₁+2VT＝Δr₃₁                          (2)

R₄-R₁+3VT＝Δr₄₁                          (3)

式中：V为移动节点的移动速度，T为低重频信号的重复周期；Δr_i1＝v_cΔt_i1，Δt_i1为测量所得到的相对时差值，v_c为光速；

由移动节点的运动轨迹和信标探测波的运动矢径所构成的定位测量三角形中有：AB＝BC，BC＝CD，从ΔAM₁C和从ΔBM₁D中由余弦定理得出方程：

R12+R32=2(R22+V2T2)---(6)]]>

(R22+R42)=2(R32+V2T2)---(7)]]>

最终解得相对距离：

R1=12[(4Δr31-Δr21-3Δr41)(Δr312-2Δr212)-2(Δr31-Δr21)(2Δr312-Δr212-Δr412)(2Δr21-Δr31)(4Δr31-Δr21-3Δr41)-2(Δr31-Δr21)(Δr21+Δr41-2Δr31)]---(10)]]>

移动节点的运动速度：

V=12T[(2Δr21-Δr31)(2Δr312-Δr212-Δr412)-(Δr21+Δr41-2Δr31)(Δr312-2Δr212)(2Δr21-Δr31)(4Δr31-Δr21-3Δr41)-2(Δr31-Δr21)(Δr21+Δr41-2Δr31)]---(11)]]>

且移动节点在采样周期上所移动的路程是：

L=VT=12[(2Δr21-Δr31)(2Δr312-Δr212-Δr412)-(Δr21+Δr41-2Δr31)(Δr312-2Δr212)(2Δr21-Δr31)(4Δr31-Δr21-3Δr41)-2(Δr31-Δr21)(Δr21+Δr41-2Δr31)]---(12)]]>

将上述结果代回式(3)，得到主锚节点M₁与移动节点之间的当前距离R₄：

R₄＝Δr₄₁+R₁-3VT                                     (13)

代回(1)和(2)亦能得到径向距离R₂和R₃，由此计算得到相对方位角α、β。