[发明专利]一种基于RSSI测距的火灾监测网络定位方法

说明书

一种基于RSSI测距的火灾监测网络定位方法，建立对数距离路径损耗模型；根据已知参考节点的位置，周期性动态测量获得其与邻居参考节点间的接受信号强度，利用对数距离路径损耗模型得到当前时刻监测区域内的路径损耗指数n值；利用RF信号传播衰减模型，通过测量P_R(d)值来计算网络中的参考节点和其他参考节点的距离，将所测得的距离和实际距离比较并获得参考节点处P_R(d)值的测量误差；利用基于遗忘调节因子的RLS定位算法估算出监测节点的坐标。该方法能够充分考虑RSSI测距误差和参考节点数量等因素对定位精度的影响，其定位效果理想，能够满足网络环境复杂恶劣和定位成本受限的火灾环境监测系统的定位需求。

技术领域

本发明属于火灾监控技术领域，具体涉及一种基于RSSI测距的火灾监测网络定位方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless sensor network，WSN)能够通过传感器和无线通信实时协作地感知、采集、传输和处理监测区域内的环境数据，还能够实施人迹不能到达的环境恶劣区域的低功耗无人持续监测作业。节点坐标位置信息不仅是目标监测和跟踪等应用的基础，而且还能够提高路由效率，实施无线网络拓扑的自配置。无线网络火灾监测系统可以最大限度地减少对建筑物的破坏，无线网络的自组织性使得灾情监测系统可以在短时间内组网，能够在不必人力介入时实现对危险灾情场合的监测，在现有技术中已经在灾情监测领域开展了一些相关的应用研究。由于火灾现场的人员定位和灾情监测都建立在位置信息的基础之上，因此有效定位问题显得格外重要。为了保证火灾环境现场监测的覆盖程度，通常需要部署大量的监测节点，势必造成设备成本上升与管理难度增大。使用移动监测节点对火灾现场进行动态和随机监测，不仅可以减少监测点数量，而且能够增大网络的信息采集范围，最大限度地搜寻有效信息。

为了能随时了解火灾环境及灾情状况，提高灭火和紧急救援的效率，并满足于火灾在线监测系统的实际需求，以及针对火灾灾情监测节点定位的实际需求，需要对火灾环境监测无线传感器网络中的移动监测节点进行有效的定位。

无线火灾监测系统的节点定位通常需要考虑下列WSN基本条件，如传感器节点硬件大多成本低廉且大量密集部署，环境恶劣，节点能量、通信距离和带宽有限，能量和成本具有一定的约束，节点通信能力和计算能力有限，现实中的无线传感器网络通信信道存在信道衰落和噪声等。

根据是否需要测距，现有定位算法可分为基于测距的定位算法(Range-Based)和无需测距的定位算法(Range-Free)。Range-Based定位算法精度较高，但需要测量节点间的距离、角度或信号强度信息之后，以便使用定位算法进行定位计算。常用测距技术有到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角(AOA)、接收信号强度指示(received signalstrengthindicator，RSSI)。采用接收信号强度(RSS)进行测距，因无需增加额外硬件设备、功耗低和成本较低而备受关注。但RSSI测距法受环境影响较大，因此无线信号传播非线性建模导致定位问题表现为非线性估计问题。附加冗余信息的RF无线通信建模测距对于定位精度的提高有利，因此在适当的应用条件下，RSSI是一种性价比较高的测距定位解决方案，而在现有技术中，并无采用基于RSSI测距的定位方法，导致定位效果不理想，且不能够满足网络环境复杂恶劣和定位成本受限的火灾环境监测系统的定位需求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于RSSI测距的火灾监测网络定位方法，该方法能够充分考虑RSSI测距误差和参考节点数量等因素对定位精度的影响，其定位效果理想，能够满足网络环境复杂恶劣和定位成本受限的火灾环境监测系统的定位需求。

本发明提供了一种基于RSSI测距的火灾监测网络定位方法，包括以下步骤：

步骤一：根据公式(1)建立对数距离路径损耗模型；