[发明专利]一种基于移动锚节点的室内三维空间定位系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于移动锚节点的室内三维空间定位系统和方法，属于无线传感器网络应用领域。

背景技术

目前，定位技术比较成熟的是GPS定位系统，精度高、覆盖范围广。但是在一些覆盖范围小的室内空间定位效果不是很理想。现阶段用于室内的定位技术主要有：红外线定位技术、超声波定位技术、蓝牙定位技术、无线传感器定位技术等。其中，红外线定位技术可靠性高，但是由于只能进行直线传播，一般只在开放空间中使用，通用性不强；超声波定位技术由于要依赖超声波进行定位，定位精度较高，但需要应答器等设备，成本比较高；蓝牙定位技术中，设备成本也较高，受环境噪声影响大，系统的稳定性不能得到很好地保证。

基于测距的无线传感器网络定位技术，成本低，功耗低在室内定位中是一种很好的选择。但是在无线传感器网络定位技术的研究中，二维平面上的研究较多，三维空间研究相对较少。

发明内容

本发明提供一种基于移动锚节点的室内三维空间定位系统和方法，采用移动锚节点实现三维空间定位，充分利用已经成熟的二维平面定位算法保证了定位精度的可靠性。

本发明采用如下技术方案：一种基于移动锚节点的室内三维空间定位系统，其包括基站节点、路由节点、锚节点、盲节点，所述锚节点分成planeXY和planeYZ两个用以分别确定待定位盲节点的不同坐标的两个组。

所述planeXY组中还包括路由节点，将planeXY组中的锚节点分成若干小组，a1，b1，c1，……s1，……，至少三个锚节点为一个小组。

所述planeYZ组中还包括路由节点，将planeYZ组中的锚节点分成若干小组，a2，b2，c2，……s2，……，至少三个锚节点为一个小组。

本发明还采用如下技术方案：一种基于移动锚节点的室内三维空间定位方法，其包括如下步骤：

（1）在待定位局部空间内建立无线传感器网络，并且在该局部空间内选取合适位置建立三维直角坐标系O-XYZ，确定XOY平面和YOZ平面，其中XOY平面为水平平面，YOZ平面为竖直平面；

（2）将planeXY组内的锚节点全部部署在XOY平面内，将planeYZ组内的锚节点全部部署在YOZ平面内，所述每个平面内至少部署3个锚节点；

（3）确定XOY平面上各个锚节点的坐标，（x₁，y₁）、（x₂，y₂）、（x₃，y₃）……，确定YOZ平面上各个锚节点的坐标，（y₁^’，z₁）、（y₂^’，z₂）、（y₃^’，z₃）……；

（4）将XOY平面内的锚节点进行分组，命名为组a₁，b₁，c₁，……s₁，……，至少三个锚节点为一个小组，所述XOY平面内的锚节点分别沿竖直方向作周期性移动，将YOZ平面内的锚节点进行分组，命名为组a₂，b₂，c₂，……s₂，……，至少三个锚节点为一个小组，所述YOZ平面内的锚节点分别作水平方向周期性移动；

（5）待定位盲节点加入网络；

（6）在planeXY组中选取锚节点小组s₁，将小组中的各个锚节点进行竖直方向上的周期性移动，移动过程中获得每个锚节点每个周期测得的距离最小值，其中所述每个锚节点在一个周期内测得最小值时是在s₁^’区域中，此时这些锚节点组成的平面与水平平面平行且与待定位盲节点共面，10个周期后，分别对每个锚节点的10个最小值进行处理得到每个锚节点移动过程中的最优最小值，从而确定待定位盲节点的x，y_a坐标值，然后将坐标值x，y_a发送到基站节点；