[发明专利]用于支持无线节点的移动性的定位消息处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于支持无线节点的移动性的定位消息处理的方法和用 于存储上述方法的计算机可读记录介质；更具地体，涉及通过一系列的消息 和无线传感器网络中的链路控制处理，快速测量移动节点位置的一种定位消 息处理的方法和存储上述方法的计算机可读记录介质。

背景技术

由于无线通信技术和微电子技术已经发展，已经提出了无线传感器网络。 无线传感器网络是由低价和小型传感器形成的。无线传感器网络已经在各种 应用领域使用，如安全和保安、生态监控、智能交通系统、制造过程的自动 控制、物流管理和救灾。一些传感器设备本质上需要位置信息。这些传感器 设备可能是附接到病人用于远程诊断医院里的病人的医疗状况的传感器设 备、附接到建筑工地的工人的传感器设备、或者是在无线传感器网络中用于 完成独立工作以管理雇员或资产的目标节点。

移动传感器节点具有独特的特性，即移动性。也就是说，移动传感器节 点可以在操作环境改变它的位置。因此，需要经常或实时测量移动传感器节 点的位置。

典型的定位方法使用用于测量位置信息的装置。全球定位系统(GPS) 接收机是用于测量位置信息的代表性装置之一。GPS接收机提供精确的位置 信息。GPS接收机从三个以上的卫星接收视觉信息，并且通过基于来自三个 以上卫星的视觉信息的时间差异测量距离来计算GPS接收机的全球坐标。 GPS接收机可以测量在大约20米的允许误差内的位置信息，虽然根据接收环 境而存在差别。GPS接收机在广泛开放以平滑地接收目标卫星信号的室外位 置显著有效。然而，在室内位置或对于需要非常高精确度(如高于允许误差 的精确度)的应用服务系统，GPS接收机不是用于测量位置信息的有效设备。

因此，由于适用性和低准确性的限制，无线传感器网络不使用GPS。与 此相反，无线传感器网络需要用于寻找移动节点的位置的定位方法。

无线传感器网络包括：宿节点(sink node)，配置来收集每个传感器节点 感测的数据，并且通过传输网络传输该感测数据到中央应用服务器；作为簇 (cluster)配置的源的簇头；锚节点(anchor node)，配置来提供簇中几何位 置的原点并且将接收到的消息转发到远程目标位置；以及移动节点。除了移 动节点，所有在预定区域的传感器节点都具有唯一的位置信息。宿节点、簇 头和锚节点的几何位置信息是在无线传感器网络建立时手工设置。或者，宿 节点、簇头和锚节点的位置信息由中央服务器自动或远程设置。相反的是， 因为移动节点或目标节点附接到移动物体或者人，所以移动节点或目标节点 可能具备根据其位置变化的位置信息。

移动节点的位置是通过测量每个锚节点和移动节点之间的距离并且基于 测量的距离估计该移动节点的位置计算的。这种移动节点的定位可能由簇头、 宿节点和应用服务器之一依据每个节点的功率效率和计算能力执行。锚节点 和移动节点之间的距离使用以下参数进行测量：接收的信号强度(RSS)、到 达时间(TOA)、或飞行时间(TOF)、到达时间差异(TDOA)、以及到达角 度(AOA)。从而，移动节点顺序地测量到每个锚节点的距离。这里，为了二 维(2D)或三维(3D)位置信息，需要测量从移动节点到至少三个锚节点的 距离以得到2D位置信息或需要测量从移动节点到至少四个锚节点的距离以 得到3D位置信息。这样的处理也要求移动节点不移动。多点定位 (Multilateration)可用于测量距离。使用多点定位，可能精确地估计移动节 点的位置信息。

然而，在预定区域，移动节点可能借助人或动物连续移动，存在多个移 动节点，或多个移动节点同时移动。在这些情况下，因为在测量到锚节点的 距离的同时移动节点以预定速度进行，所以难以测量从移动节点到每个锚节 点的距离。因此，移动节点的位置可以与其移动速度成比例地改变或因为测 量尝试的消息重传或重传延迟(back off)而改变，所述消息重传或重传延迟 是由测量多个移动节点的距离期间产生的测量消息之间的冲突而产生的。这 种常规的定位方法具有难以在精确地测量低速移动环境中节点之间的距离的 缺点。

因此，需要发展用于在无线传感器网络中处理移动节点定位消息的方法， 用于即使在多个移动节点以预定速度同时移动时也能准确识别移动节点的位 置。

发明内容

本发明的一个实施例指向提供一种定位消息处理方法，用于支持无线节 点移动性，以及存储所述方法的计算机可读记录介质。