[发明专利]基于RSS分布的距离自适应的无线传感网络被动式定位方法

权利要求书

1.一种基于RSS分布的距离自适应的无线传感网络被动式定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在监测区域中部署无线传感器节点，选取样本链路，将样本链路覆盖区域划分网格，并根据样本链路的长度确定参照距离和迁移距离；

步骤2，将参照对应的通信链路的覆盖区域的网格分为参考网格和非参考网格；根据参照距离下的参考网格和非参考网格，确定迁移距离下的参考网格和非参考网格；求得迁移距离下的参考网格及非参考网格的RSS值集合；得到迁移距离下的其余网格的RSS值集合；根据迁移距离下的所有网格的RSS值集合得到非样本链路的RSS集合，构建监测区域下网格RSS先验知识库；

步骤3，利用步骤二中构建的监测区域下网格RSS先验知识库进行待测目标的定位；首先，选出数据处理周期t内的投票链路，然后选出t内某一时刻上的候选网格，运用多重链路位置投票方法确定每个候选网格上的投票数，选取出投票数最多的即为待测目标位置；

所述步骤1包括如下步骤：

步骤10：在监测区域内部署无线传感器节点、汇聚节点以及PC机，相邻无线传感器节点间能够通信；设定每条通信链路的覆盖区域S为长A＝l，宽B＝l/2的矩形区域，l为通信链路长度，0m<l<12m；

步骤11：从监测区域中每种长度的通信链路中选出任一条链路，作为该长度下的样本链路；

步骤12：将所选取的每条样本链路对应的通信链路的覆盖区域用正方形网格划分为多个网格；选取监测区域中相邻节点间距离最小的节点距离为参照距离，其他节点距离为迁移距离；

所述步骤2包括如下步骤：

步骤20，采集参照距离下所有网格的RSS值集合，将参照距离对应的通信链路的覆盖区域的网格分为参考网格和非参考网格，构建关于参考网格和非参考网格的多元线性回归模型；

步骤21，根据参照距离下对应的通信链路覆盖区域中的参考网格和非参考网格，确定迁移距离L`对应的通信链路覆盖区域中的参考网格和非参考网格；

步骤22，测量迁移距离L`对应的通信链路覆盖区域中的参考网格的RSS值集合，利用步骤20得到的多元线性回归模型，得到迁移距离L`对应的通信链路覆盖区域中的非参考网格的RSS值集合；

步骤23，根据步骤22得到的迁移距离对应的通信链路覆盖区域中参考网格的RSS值集合以及非参考网格的RSS值集合，获得迁移距离L`下其余网格的RSS值集合；

步骤24，根据监测区域中所有样本链路的网格RSS值集合，得到其他与样本链路相同长度的非样本链路的网格RSS值集合，与样本链路的相同；监测区域中所有通信链路的网格的RSS值集合构成监测区域下网格RSS先验知识库；

所述步骤3包括如下步骤：

步骤30，测得监测区域中无目标时任一条通信链路上RSS值，称为理想状态下的RSS值

步骤31，采集数据处理周期t内的每条通信链路上所有采样时刻的RSS值，得到数据处理周期t内该通信链路的RSS值集合；

步骤32，选出第d个时刻t_d上监测区域内的所有投票链路，确定该时刻下每条投票链路上的波动集合，t_d∈t；

步骤33，在t_d上的每条投票链路上选出待测目标的候选网格，从而选出t_d上的所有投票链路上待测目标的候选网格；

步骤34，运用多重链路位置投票方法，在第d个时刻的所有投票链路下待测目标的候选网格中选出待测目标所在的网格，即得待测目标位置；

所述步骤32包括如下步骤：

A.第d个时刻t_d下，在监测区域内所有通信链路p_i中选出该时刻上的所有投票链路vp_i；

将td时刻上满足公式5的通信链路p_i作为t_d时刻上的投票链路vp_i，并将投票链路vp_i上的RSS值定义为

其中，阈值ε＝2；为通信链路p_i在t_d时刻的RSS值；为监测区域中无目标出现时通信链路p_i的RSS值；

B.确定第d个时刻下每一条投票链路上的波动集合；

确定t_d时刻上投票链路vp_i后，定义t_d时刻上的投票链路vp_i在数据处理周期t内采集的RSS值集合为j为数据处理周期t内采集的投票链路vp_i的RSS值的个数,d∈[1,2,3,…,j],t_d为t内的第d个时刻；然后将集合中的每个值依次代入公式6，将满足公式6且包含时刻t_d的连续元素作为波动集合的元素；

其中，阈值ε＝2；为监测区域中无目标出现时投票链路vp_i的RSS值；为投票链路vp_i在t_d时刻的RSS值；

所述步骤34包括如下步骤：

步骤340，基于长距离投票链路的投票，得到目标粗略位置；具体步骤如下：

A.利用公式9，得到长距离投票链路在td时刻上的RSS波动程度；

其中，是指t_d时刻上长距离投票链路上的RSS值，长距离投票链路是指步骤32中得到t_d时刻上的投票链路中长度l满足6m<l<12m的链路；为监测区域中无目标出现时长距离投票链路的RSS值；

B.利用公式10，计算候选网格po_h在t_d时刻下长距离投票链路上的第一预投票数：

C.计算得到候选网格po_h在td时刻的第二预投票数：

其中，是指t_d-1时刻长距离投票链路下的候选网格po_h得到的投票数；冷却系数λ＝0.025；

D.根据第一预投票数和第二预投票数，利用公式12得到t_d时刻候选网格po_h在长距离链路上得到的投票数：

其中，p是指信号的起伏程度，利用公式13计算得到：

其中，num为波动集合元素的个数；max_num利用公式14得到：

其中，v是指待测目标移动的速度，设定为已知量；l为长距离投票链路的长度；f是指节点的采样频率，即采样周期的倒数；

如果不存在，即t_d为t时刻上第一次投票时刻，则按照公式15计算

E.重复步骤A-D，得到td时刻候选网格po_h在监测区域内每个长距离链路上得到的投票数：

F.利用公式16，将步骤E得到的t_d时刻候选网格po_h在监测区域内所有长距离投票链路的投票数相加，得到t_d时刻候选网格po_h在长距离投票链路上的总投票数；

G.重复步骤A-F对td时刻所有投票链路上待测目标的候选网格处理，得到每个候选网格在长距离投票链路上的总投票数；选出总投票数最大时对应的候选网格作为目标位置区域，该区域包括多个候选网格，为粗略的目标位置；

步骤341，在步骤G得到的目标粗略位置区域中，选取短距离投票链路，然后将步骤340中的长距离投票链路替换为所述短距离投票链路后执行步骤340，得到目标位置；短距离投票链路是指步骤32中得到t_d时刻上的投票链路中长度l满足0m<l≤6m的链路。