專利名稱：特定應(yīng)用環(huán)境下的低速移動節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基于RSSI (Received Signal Strength Indication,接收信號強(qiáng)度指示)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位領(lǐng)域，具體涉及一種特定環(huán)境中的低速移動節(jié)點(diǎn)定位方法。
背景技術(shù)：
移動節(jié)點(diǎn)的定位是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的熱點(diǎn)問題，基于測距(Range-Based)的定位算法是一個(gè)主流的研究方向，RSSI測距技術(shù)簡單易行，得到了廣泛的應(yīng)用。隨著節(jié)點(diǎn)的移動，節(jié)點(diǎn)所處環(huán)境的信道衰減指數(shù)也在發(fā)生變化，必須實(shí)時(shí)獲取節(jié)點(diǎn)所處的信道衰減指數(shù)，才能正確的測距，進(jìn)而得到高精度的定位結(jié)果?；赗SSI測距的移動節(jié)點(diǎn)定位問題面臨的主要挑戰(zhàn)是如何實(shí)時(shí)獲取移動節(jié)點(diǎn)所處環(huán)境的信道衰減指數(shù)。 現(xiàn)有技術(shù)在定位系統(tǒng)搭建好之后，按一定的頻率重新校驗(yàn)信道衰減指數(shù)值，以適應(yīng)節(jié)點(diǎn)移動造成的環(huán)境變化。這種方法，增加了信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位功耗，降低了使用壽命，增加了系統(tǒng)的成本，并且定位精度受限于校驗(yàn)信道衰減指數(shù)的頻率。目前，大多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景都是已知的特定環(huán)境，如停車場、展館、醫(yī)院、魚池、果園等。這些環(huán)境的干擾因素變化很小，相對穩(wěn)定，忽略環(huán)境微小變化對信道衰減指數(shù)的影響不會對定位精度造成太大的影響。針對這樣的應(yīng)用環(huán)境，本發(fā)明提出了一種特定環(huán)境下的低速移動節(jié)點(diǎn)定位方法，該方法的核心思想是，在定位系統(tǒng)建立之前，通過實(shí)驗(yàn)的方法，一次性標(biāo)定整個(gè)應(yīng)用的環(huán)境的信道衰減指數(shù)，并存入相應(yīng)位置的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種定位精度高、成本低、功耗低、可行性好的特定應(yīng)用環(huán)境下的低速移動節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是提供一種特定應(yīng)用環(huán)境下的低速移動節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，包括以下步驟
步驟一，將特定應(yīng)用環(huán)境劃分為由大小相等的正三角形組成的網(wǎng)格，并建立二維坐標(biāo)
系;
步驟二，根據(jù)影響信道衰減指數(shù)的因素，將特定應(yīng)用環(huán)境劃分為若干個(gè)區(qū)域；
步驟三，在每個(gè)區(qū)域中各取一個(gè)三角形網(wǎng)格的頂點(diǎn)為中心做信道衰減指數(shù)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)區(qū)域內(nèi)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為該區(qū)域內(nèi)所有信標(biāo)節(jié)點(diǎn)所共享；
步驟四，在每一個(gè)三角形網(wǎng)格的頂點(diǎn)上部署一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，獲取坐標(biāo)系下各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息，并將各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和對應(yīng)區(qū)域內(nèi)實(shí)驗(yàn)測得的信道衰減指數(shù)結(jié)果分別存入各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)；
步驟五，低速移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請求信號，并接收其附近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信號，計(jì)算低速移動節(jié)點(diǎn)與各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離；
步驟六，采用加權(quán)極大似然估計(jì)算法對應(yīng)用環(huán)境內(nèi)的低速移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。
進(jìn)一步地，所述步驟一中的正三角形的邊長不超過信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最大通信半徑D。更進(jìn)一步地，所述步驟一中的正三角形的邊長等于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最大通信半徑一進(jìn)一步地，所述步驟二中影響信道衰減指數(shù)的因素包括障礙物、干擾源、建筑植物、人流量。進(jìn)一步地，所述信道衰減指數(shù)實(shí)驗(yàn)測得的信道衰減指數(shù)結(jié)果為三段RSSI范圍以及每一段RSSI范圍對應(yīng)的信道衰減指數(shù)。進(jìn)一步地，所述步驟五中信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信號中包含該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息以及該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)內(nèi)所存儲的三段RSSI范圍以及每一段RSSI范圍對應(yīng)的信道衰減指數(shù)信息。進(jìn)一步地，所述步驟五中附近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)取與低速移動節(jié)點(diǎn)位置最接近的3個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。 進(jìn)一步地，所述步驟五中計(jì)算低速移動節(jié)點(diǎn)與各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，是利用公式
權(quán)利要求
1.一種特定應(yīng)用環(huán)境下的低速移動節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征是，包括以下步驟 步驟一，將特定應(yīng)用環(huán)境劃分為由大小相等的正三角形組成的網(wǎng)格，并建立二維坐標(biāo)系; 步驟二，根據(jù)影響信道衰減指數(shù)的因素，將特定應(yīng)用環(huán)境劃分為若干個(gè)區(qū)域； 步驟三，在每個(gè)區(qū)域中各取一個(gè)三角形網(wǎng)格的頂點(diǎn)為中心做信道衰減指數(shù)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)區(qū)域內(nèi)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為該區(qū)域內(nèi)所有信標(biāo)節(jié)點(diǎn)所共享； 步驟四，在每一個(gè)三角形網(wǎng)格的頂點(diǎn)上部署一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，獲取坐標(biāo)系下各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息，并將各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和對應(yīng)區(qū)域內(nèi)實(shí)驗(yàn)測得的信道衰減指數(shù)結(jié)果分別存入各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)； 步驟五，低速移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請求信號，并接收其附近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信號，計(jì)算低速移動節(jié)點(diǎn)與各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離； 步驟六，采用加權(quán)極大似然估計(jì)算法對應(yīng)用環(huán)境內(nèi)的低速移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述步驟一中的正三角形的邊長不超過信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最大通信半徑
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述步驟一中的正三角形的邊長為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最大通信半徑D。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述步驟二中影響信道衰減指數(shù)的因素包括障礙物、干擾源、建筑、植物、人流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述信道衰減指數(shù)實(shí)驗(yàn)測得的信道衰減指數(shù)結(jié)果為三段RSSI范圍以及每一段RSSI范圍對應(yīng)的信道衰減指數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述步驟五中信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信號中包含該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息以及該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)內(nèi)所存儲的三段RSSI范圍以及每一段RSSI范圍對應(yīng)的信道衰減指數(shù)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述步驟五中附近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)取與低速移動節(jié)點(diǎn)位置最接近的3個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述步驟五中計(jì)算低速移動節(jié)點(diǎn)與各 P u )-p (d)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，是利用公式S、°； inf ;來計(jì)算的，其中:P (辦為與發(fā)射端相距 IOlga-IOlgijg wd處的接收功率，大小等于從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊數(shù)據(jù)包中直接讀取的RSSI值，單位為dBm，PM)是與發(fā)射端相距6處的接收功率，4取值I米；#為實(shí)驗(yàn)測得的信道衰減指數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述坐標(biāo)系原點(diǎn)在特定應(yīng)用環(huán)境之外，將特定應(yīng)用環(huán)境包含在坐標(biāo)系第一象限內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的定位系統(tǒng)，其特征是，所述定位系統(tǒng)的發(fā)射節(jié)點(diǎn)、接收節(jié)點(diǎn)和步驟三中用于信道衰減指數(shù)實(shí)驗(yàn)的發(fā)射節(jié)點(diǎn)、接收節(jié)點(diǎn)具有相同的無線接收和發(fā)射功率范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定位精度高、成本低、功耗低的特定應(yīng)用環(huán)境下的低速移動節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，包括以下步驟步驟一，將特定應(yīng)用環(huán)境劃分為由大小相等的正三角形組成的網(wǎng)格，并建立二維坐標(biāo)系；步驟二，根據(jù)影響信道衰減指數(shù)的因素，將特定應(yīng)用環(huán)境劃分為若干個(gè)區(qū)域；步驟三，在各個(gè)區(qū)域內(nèi)分別取一個(gè)三角形網(wǎng)格的頂點(diǎn)為中心做信道衰減指數(shù)實(shí)驗(yàn)；步驟四，在每一個(gè)三角形網(wǎng)格的頂點(diǎn)上部署一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，獲取坐標(biāo)系下各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息并將各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和對應(yīng)區(qū)域內(nèi)實(shí)驗(yàn)測得的信道衰減指數(shù)結(jié)果分別存入各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)；步驟五，計(jì)算低速移動節(jié)點(diǎn)與各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離；步驟六，采用加權(quán)極大似然估計(jì)算法對應(yīng)用環(huán)境內(nèi)的低速移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。
文檔編號H04W64/00GK102752853SQ20121023127
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者唐承佩, 殷嬌, 詹宜巨 申請人:中山大學(xué)