[发明专利]基于ZigBee的终端节点定位装置及其定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络技术，尤其涉及一种基于ZigBee的终端节点定位装置及其定位方法。

背景技术

无线传感器网络的最为重要的一个应用实例便是进行终端节点（即无线传感器）定位。学术上通常采用的方法有：到达时间（TOA，Time Of Arrival），到达时间差TDOA（TDOA，Time Difference of Arrival），到达角度（AOA，Angle of Arrival），接收信号强度指示（RSSI，Received Signal Strength Indicator）。由于工程应用中，考虑到终端节点低功耗的必要需求以及终端节点间难以精确同步，实际应用多采用RSSI信号强度判断终端节点位置。

目前，从实践运用中而言，解决基于ZigBee的无线传感器定位主要参考TI公司由信号传播模型推演的得到的RSSI距离公式：RSSI=-(10×n×log₁₀d+A)，其中d为信号传播的距离，n、A分别为传播因子与环境参数，均为可变参数。实际测量发现环境因素对于计算得到的传播距离有着很大的影响。由于环境不同，这n、A两个可变的环境参数同样会发生变化。为了解决这两者对于精确定位的干扰，通常会采用实地测量数据，确定环境参数的值。但是这种做法无法弥补实际测量中的环境因素的实时变化，由于昼夜温差、气体成分、遮挡等各个实时变化都可能影响测量距离，无法达到良好定位。而如果采用周期性的测量统计又会带来大量的通信损耗，同时不一定能满足环境因素的实时性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与环境无关的基于ZigBee的终端节点定位装置及其定位方法，以消除环境对定位的影响。

为达到上述目的，本发明一方面提供了一种基于ZigBee的终端节点定位方法，包括：

从某一终端节点接收到的唤醒器信号中提取其RSSI强度值最高的两个不同唤醒器的数据；

根据公式计算所述某一终端节点至所述两个不同唤醒器之间的距离之比，其中，d1为所述某一终端节点至所述两个不同唤醒器中第一唤醒器的距离，d1为所述某一终端节点至所述两个不同唤醒器中第二唤醒器的距离，n为传播因子，RSSI1为所述第一唤醒器的唤醒器信号到达所述某一终端节点时的RSSI强度值，RSSI2为所述第二唤醒器的唤醒器信号到达所述某一终端节点时的RSSI强度值；

根据所述距离之比以及已知的所述两个不同唤醒器的位置计算所述终端节点的位置。

本发明的基于ZigBee的终端节点定位方法，当需要更高的定位精度时，根据定位精度需要多次计算所述终端节点的位置，然后对计算出的多个所述终端节点的位置进行平均值计算。

再一方面，本发明还提供了基于ZigBee的终端节点定位方法，包括：

一种基于ZigBee的终端节点定位装置，其特征在于，其执行如权1所述的定位方法。

本发明的基于ZigBee的终端节点定位装置，根据定位精度需要多次计算所述终端节点的位置，然后对计算出的多个所述终端节点的位置进行平均值计算。

本发明的基于ZigBee的终端节点定位方法中，根据公式计算某一终端节点至两个不同唤醒器之间的距离之比，再根据距离之比以及已知的两个不同唤醒器的位置计算出终端节点的位置，这种环境无关的新的定位算法消除了环境对定位的影响，因而实现了相对准确的定位计算结果。该发明可广泛用于井下人员定位、隧道人员定位等场合。

附图说明

图1为本发明的基于ZigBee的终端节点定位装置的定位方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：

参考图1所示，本实施例的基于ZigBee的终端节点定位装置的定位方法的流程具体如下：

步骤S1，某一终端节点休眠（定时设置）。

步骤S2，在某一终端节点的唤醒周期内进行频道侦听，如果侦听到唤醒器信号则执行步骤S3。

步骤S3，接收唤醒器的RSSI强度值，接收完成后执行步骤S4。

步骤S4，等待超时，即等待唤醒周期结束。

步骤S5，从某一终端节点接收到的唤醒器信号中提取其RSSI强度值最高的两个不同唤醒器的数据。