[发明专利]一种无线传感网络中节点定位的方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及地域监测技术领域，尤其涉及一种无线传感网络中节点定位的方法、装置及系统。

背景技术

无线传感网络，是指大量静止或移动的传感器以自组织和多跳方式构成的无线网络，其作用是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内所感知对象的监测信息，如温度、湿度、压力和应变等参数，并将监测信息报告给用户。

当利用无线传感网络实现温度、湿度、压力和应变等参数的监测时，各参数对应的位置信息是必不可少的，如果缺少各参数对应的位置信息，那么无线传感网络所监测到的参数信息将变成无用信息，因此，确定无线传感网络中传感器节点的位置信息是至关重要的。为了确定无线传感网络中传感器节点的位置，最简单便捷的方法是：为每个传感器节点装配GPS定位设备。然而，由于实际应用中通常需要部署成千上万个传感器节点，因此，为每个传感器节点装配GPS定位设备将极大地提高利用无线传感网络进行监控的成本。

现有技术中，为了节约利用无线传感网络进行监控的成本，通常仅为部分传感器节点装配GPS定位设备，这部分装配了GPS定位设备的传感器节点成为锚节点，其余未装配GPS定位设备的待定位的传感器节点为待定节点，待定节点的位置根据锚节点的位置进行估算，估算的方法通常为：首先测量待定节点与锚节点之间的间隔距离，同时获取锚节点的位置坐标，然后利用锚节点的位置坐标以及测量得到的待定节点与锚节点之间的间隔距离值估算待定节点的位置坐标。由于现有技术提供的方法中，通常假设节点之间的测距误差较小或满足某种事先给定的概率分布特征如高斯分布，然后基于该假设条件估算位置节点的位置坐标，因此，现有技术提供的方法仅适用于障碍物较少，电磁干扰较弱等简单电磁环境的应用领域，而对于室外雨雾天气，战场环境条件下敌方干扰等复杂电磁环境，无线测距会出现较大的测量误差，而且可能出现错误的测量数据，使得通过现有技术提供的方法所估算的节点位置准确率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无线传感网络中节点定位的方法、装置及系统，用以解决复杂电磁环境下通过现有技术提供的方法所估算的节点位置准确率降低的问题。其技术方案如下：

一种无线传感网络中节点定位的方法，包括：

利用无线信号衰减模型以及待定位节点接收的各锚节点发送的无线信号，分别计算所述待定位节点与各锚节点之间的距离，所述无线信号携带有相应锚节点的位置坐标；

构造多种具有预设数量锚节点的锚节点组合；

根据每种锚节点组合中的每个锚节点的位置坐标以及相应锚节点与所述待定位节点之间的距离，计算每种锚节点组合所对应的待定位节点的初始位置坐标；

计算每个初始位置坐标与其它初始位置坐标的距离，得到与每个初始位置坐标对应的距离集合；

通过每个距离集合确定与相应距离集合对应的初始位置坐标的离散度；

根据每个初始位置坐标的离散度确定相应初始位置坐标的权重因子；

利用每个初始位置坐标以及相应的权重因子计算待定位节点的最终位置坐标。

所述待定位节点接收的各锚节点发送的无线信号中还携带有相应锚节点发送该无线信号的发射功率；

相应的，所述无线信号衰减模型具体为：

q=pdα]]>

其中，p为相应锚节点发送无线信号的发射功率，q为待定位节点接收到的相应锚节点的无线信号功率，d为相应锚节点与待定位节点之间的距离，α为信号衰减因子。

所述根据每种锚节点组合中的每个锚节点的位置坐标以及相应锚节点与所述待定位节点之间的距离，计算每种锚节点组合所对应的待定位节点的初始位置坐标所采用的方法为最小二乘法。

所述通过每个距离集合确定与相应距离集合对应的初始位置坐标的离散度具体为：将每个初始位置坐标对应的距离集合中的距离值进行升序排序；根据每个排序后的距离集合确定与该排序后的距离集合对应的初始位置坐标的离散度。

根据每个排序后的距离集合确定与该排序后的距离集合对应的初始位置坐标的离散度具体为：将每个排序后的距离集合中的第个距离值作为对应的初始位置坐标的离散度，其中，n为所有锚节点的数量，m为每种锚节点组合中锚节点的数量。