[发明专利]一种基于RSSI改进的APIT定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络中节点定位的技术领域，特别涉及一种基于RSSI（Received Signal Strength Indicator，接收信号的强度指示）改进的APIT（Approximate Point-in-Triangulation Test，近似三角形内点测试）定位方法。

背景技术

WSN（Wireless Sensor Network，无线传感器网络）作为一种新型的网络技术，能够在复杂恶劣的环境中对感知对象进行监测，并实时将监测信息传送给观察者，众多研究机构都将无线传感器网络技术作为21世纪重点发展的技术之一，可见其对人类生活的重要程度。随着无线传感器网络的发展，人们也在积极推动无线传感器网络的实用化进程以便为人类生活提供更多便利。无线传感器网络的所有应用性研究都是基于无线传感器节点位置信息是已知的，无线传感器节点采集的数据信息只有与节点的位置信息相结合才是有价值的。例如，火灾报警必须获取准确的火灾发生地点，环境监测必须确定节点收集信息所对应的区域位置，战场监控必须提供敌方入侵的具体位置等，这些应用要求WSN必须提供精确的节点位置。

由于无线传感器节点部署的随机性以及节点本身的局限性，技术成熟的GPS定位系统并不适合WSN，面对无线传感器网络的众多应用，研究一种高精度、高覆盖率、低功耗并适合WSN的定位系统或方法是推动无线传感器网络实用化进程的重要动力。

目前已经出现许多无线传感器网络定位算法，根据它们对位置估测机制的不同可分为两大类：基于距离的定位算法（Range-Based Localization Schemes）和不基于距离的定位算法（Range-Free Localization Schemes）。前者需要测量相邻节点间的绝对距离和方位，并利用节点间的实际距离来计算未知节点的位置，后者不需要知道未知节点与锚节点之间的距离或角度信息，而是根据网络连通性等信息估算出未知节点与锚节点间的距离，上述的锚节点为位置已知的节点。基于距离的定位算法的定位精度高，但是硬件装置复杂，节点功耗较大；不基于距离的定位算法硬件装置简单，容易实现，但是定位精度相对较低。APIT定位算法是不基于距离的定位算法中应用较多的算法之一，具有硬件要求低，算法简单，容易实现等优点。但是由于APIT定位算法是将重叠区域的质心作为未知节点的位置，求出的位置坐标本身就是一个估计值，和实际位置相比，还有一定的误差，定位精度相对较低，不适合在无线传感器节点位置精确度要求较高的环境中使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于RSSI改进的APIT定位方法，该改进的APIT定位方法中引入了成熟的RSSI技术，有效地提高了APIT定位方法的精确度，并且具有良好的可扩展性。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于RSSI改进的APIT定位方法，包括以下步骤：

（1）对WSN进行初始化网络配置；

（2）待定位未知节点收集邻居锚节点信息，所述锚节点信息包括锚节点的ID标识号、位置坐标和信号强度；

（3）邻居待定位未知节点交换各自记录的锚节点信息；

（4）第一轮定位：APIT定位，得到待定位未知节点的估测位置；

（5）第二轮定位：以第一轮定位的估测位置为基础，得到待定位未知节点的最终位置坐标；定位步骤如下：

（5-1）待定位未知节点向以步骤（4）中的估测位置为圆心，以探测距离R为半径的圆形区域内发射探测信号，探测圆形区域内是否有锚节点的存在，其中探测距离R取最小探测距离R_min；

如果至少存在一个锚节点，则进入步骤（5-4）；

如果不存在锚节点，则进入步骤（5-2）；

（5-2）探测距离R在R_min的基础上增大△R，再探测以增大后的探测距离R为半径的圆形区域内是否有锚节点存在，

如果至少存在一个锚节点，则进入步骤（5-4）；

如果不存在锚节点，探测距离R继续每次增大△R，当探测距离R增大到最大探测距离R_max时，若以增大后的探测距离R为半径的圆形区域内还没探测到有锚节点的存在，则进入步骤（5-3）；

（5-3）估测位置作为待定位未知节点的最终位置，进入步骤(5-6)；

（5-4）圆形区域内的锚节点向周围广播其锚节点信息；待定位未知节点记录各锚节点广播的锚节点信息，并与锚节点进行二次通信；