[发明专利]一种无线传感器网络定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及传感器网络领域，特别是涉及一种无线传感器网络定位方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Networks)，简称为传感器网络，是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，在传感器网络WSN中，含有大量的传感器节点，而每个传感节点都具有感应、通讯、计算的功能，用于监控不同位置的物理或环境状况，实现温湿度、压力和应变等参数的监测。但是，在监测过程中，如果缺少与所监测信息相对应的位置信息，该监测信息将变成无用信息。因此，确定网络中节点的位置非常重要，这是无线传感器网络实现大规模应用的基础。

为部署于监测区域内的每个传感器节点装配GPS定位设备，是最简单最便捷的方法，但是并不具备可行性，因为实际应用中往往需要部署成千上万个传感器节点，数量巨大，为每个传感器节点装配GPS定位设备，将极大地提高成本。当前，仅有部分网络节点装配GPS定位设备，这些装配了GPS定位设备的节点被称为锚节点或种子节点，其余传感器节点则根据所述锚节点估算自身位置。目前，根据锚节点估算自身位置的方式，主要是依靠锚节点发送信号，在待定位节点接收到信号后，根据接收到信号的损耗来计算出锚节点和待定位节点的距离。

但是，发明人经过研究发现，现有技术中的定位方法中，根据接收到的锚节点发送的信号计算距离的过程中，待定位节点的实际位置坐标计算过程是根据锚节点和待定位节点的距离进行计算的，但是由于应用环境复杂，导致在锚节点和待定位节点的距离的计算过程中存在较大的误差，所以最终计算得到的待定位节点的实际位置坐标也会有较大误差，这就导致在复杂的应用环境中，无线传感器网络WSN的定位方法精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线传感器网络定位方法，具体实施方案如下：

一种无线传感器网络定位方法，包括：

1)依据待定位节点接收到的无线信号及无线信号衰减模型，获得所述待定位节点与发送所述无线信号的锚节点间的第一距离，所述无线信号包括：锚节点的位置坐标、所述无线信号的发射功率；

2)从与所述待定位节点接收到的无线信号相对应的锚节点中，选择预设数量的锚节点以构造锚节点组合；

3)将锚节点组合中的锚节点组成锚节点子组合，并依据每个锚节点子组合中各个锚节点与所述待定位节点的第一距离与锚节点位置坐标，计算所述每个锚节点子组合中各个锚节点与所述待定位节点的第二距离，并计算与所述每个锚节点子组合中各个锚节点所对应的第一距离与第二距离的偏差值的总和，选择所述锚节点子组合的偏差值的总和在允许范围内的锚节点子组合作为目标锚节点子组合；

4)根据所述目标锚节点子组合中锚节点的位置坐标计算所述待定位节点的最终位置坐标。

优选的，所述步骤3)具体包括：

21)当所述锚节点组合中含有N个锚节点，选择所述锚节点组合中每N-k个锚节点设置为一个锚节点子组合，其中k为小于N的预设值；

22)依据所述锚节点的位置坐标及所述锚节点与所述待定位节点的第一距离，获得与所述每个锚节点子组合相对应的所述待定位节点的初始位置坐标；

23)依据每个锚节点子组合中各个锚节点所对应的所述待定位节点的初始位置坐标，计算所述待定位节点与各个锚节点的第二距离；

24)计算与所述每个锚节点子组合中各个锚节点所对应的第一距离与第二距离的偏差值的总和；

25)选择所述偏差值的总和最小的锚节点子组合，并判断所述偏差值的总和是否在允许范围内，若不在，执行步骤26)，若在，执行步骤27)；

26)选择偏差值的总和最小的锚节点子组合中的锚节点，重新设置锚节点子组合，并使每个锚节点子组合执行步骤22)；

27)确定所述偏差值的总和最小的锚节点子组合为目标锚节点子组合。

优选的，步骤1)前还包括：控制锚节点向所述待定位节点发送无线信号。

优选的，所述无线信号衰减模型为：其中，p为相应锚节点所发射无线信号的发射功率，q为待定位节点所接收到的相应锚节点的无线信号功率，d为待定位节点与相应锚节点的第一距离，a为信号衰减因子。

同时，本发明还公开了一种无线传感器网络定位系统，包括：

第一计算模块，用于依据待定位节点接收到的无线信号及无线信号衰减模型，获得所述待定位节点与发送所述无线信号的锚节点间的第一距离；

锚节点组合构造模块，用于选择锚节点，并构造含有预设数量的锚节点组合；