[发明专利]基于RSSI的无线传感器网络节点定位方法

说明书

技术领域

本发明属于电通信技术领域，主要涉及一种无线传感器网络，尤其涉及一种基于RSSI的无线传感器网络节点定位方法。

背景技术

无线传感器网络是由大量具有无线通信功能的传感器模块按照某种网络协议组成的网络系统。每个传感器模块称为一个传感器节点，典型的传感器节点由带有无线收发功能的单片机和相应的传感器组成，负责感知温度、压力等特定信息。实际应用中无线传感器节点所感知的信息常常需要配合节点本身的位置信息才有意义。而无线传感器节点常常随机布设在感知区域，由于成本及复杂度的关系，在布设时只能通过一定的技术手段测定部分节点的位置。这部分已知自身位置的节点称为信标节点，其它的节点称为未知节点。节点定位技术研究的内容就是如何通过一定的方法利用信标节点位置信息来估计未知节点的位置。节点定位技术研究在无线传感器网络应用研究中具有重要地位。基于RSSI(接收信号强度Received Signal Strength Indicator)的节点定位方法通过测量接收信号强度，利用理论或经验模型并结合信标节点的位置信息来估计未知节点的位置。

在基于RSSI的无线传感器网络节点定位方法中，无线信号传播模型的选择是影响定位精度的关键。理论模型方法是通过应用理论的无线信号传播模型，将测得的信号强度转换为距离值，最后利用三边测量法计算目标位置。因为影响RSSI的因素除了传播距离以外还有很多。鉴于复杂度的关系，现在应用的理论模型没有完全体现这些因素，致使在描述信号强度随距离损耗的变化关系上存在较大误差，导致最后计算未知节点位置时存在较大误差。鉴于以上理论模型方法的缺点，由清华大学出版社出版，孙利民，李健中，陈渝等人撰写的专著《无线传感器网络》(2005，136-148.)阐述了一种应用经验模型的节点定位方法。该方法通过在不同位置标定若干测试点位置，利用一个接收节点先后于各个测试点处接收来自多个信标节点的无线信号，记录每个测试点处对应多个信标节点的一组接收信号强度，将各个测试点上的位置坐标与接收信号强度的对应关系建立数据库。实际应用时，将测得的信号强度和数据库中记录的信号强度作比较，把使两者的均方误差达到最小的点的坐标作为未知节点的坐标。这种定位方法只能给出近似的节点位置，定位精度有限，想要提高精度只能大量增加测试点的数目，这必然要增加数据库的规模，不利于实际应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有采用经验模型定位方法存在的问题，提供一种有较高定位精度且只需要设置较少测试点的基于RSSI的无线传感器网络节点定位方法，该方法适用于室外平整空场中二维传感器网络节点的定位。

为解决上述技术问题，本发明提供的传感器网络节点定位方法包括以下步骤：

第一步，在无线传感器网络覆盖区域内，从Q个待测未知节点W_m中任选一个待测未知节点W₁且Q≥1，并划出以W₁为圆心、D′为半径的测试区且D′小于传感器网络节点的最远通信距离，在测试区中有K个信标节点M_j(1≤j≤K)参与定位测试且K≥3，在含有测试区的无线传感器网络覆盖区域内，沿某一方向以等间距D设置n+1个测试点P_i，i＝0、1、……、n且nD≥D′；

第二步，在起始测试点P₀位置布设测试发射节点，并用测试发射节点连续发送功率为P的数据包，用测试接收节点先后在不同的测试点P_i位置接收数据包并计算各位置上接收的N个数据包中RSSI值的平均值，记为N≥8，计算起始测试点P₀与各测试点P_i之间的传播损耗

第三步，每个信标节点M_j连续发送功率为P的数据包，用待测未知节点W₁接收分别来自每个信标节点M_j发射的N个数据包，并计算N个数据包中RSSI值的平均值，记为RSSI_j，计算每个信标节点M_j到待测未知节点W₁之间的传播损耗PL_j；

第四步，在的条件下，采用分段直线逼进真实的传播损耗与传输距离关系模型计算待测未知节点W₁与各信标节点M_j之间的距离d_j；