專(zhuān)利名稱：一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法及實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)協(xié)作控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network,WSN)將信息從獲取到傳輸再到處理的三個(gè)過(guò)程相融合，是多種領(lǐng)域技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，以其自適應(yīng)性強(qiáng)、覆蓋面廣、布局方便靈活等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、國(guó)防軍事、空間探索及反恐抗災(zāi)等領(lǐng)域，作為當(dāng)今時(shí)代的一項(xiàng)新技術(shù)，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。機(jī)器人間的編隊(duì)控制是多機(jī)器人系統(tǒng)研究領(lǐng)域中的一類(lèi)常見(jiàn)的協(xié)作問(wèn)題，已經(jīng)成為多機(jī)器人系統(tǒng)研究中的一個(gè)非常活躍的方向。近年來(lái)，機(jī)器人間的隊(duì)形變換控制在軍事偵察、飛行器編隊(duì)飛行、搜尋、空間探測(cè)、排雷等領(lǐng)域的應(yīng)用顯得愈加廣泛。對(duì)于一個(gè)多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)，多機(jī)器人形成并保持某個(gè)隊(duì)形(如三角形、菱形、直線等)，并在運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)隊(duì)形作恰當(dāng)?shù)淖儞Q具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是現(xiàn)有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)形變換方法很容易受到外界環(huán)境因素的影響，造成移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)形成型速率低、隊(duì)形的穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)形變換方法的隊(duì)形成型速率低和穩(wěn)定性差的問(wèn)題，提供了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法及實(shí)現(xiàn)裝置。本發(fā)明所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法，它首先將N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和M個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)，N為大于或等于I的整數(shù);M為大于或等于4的整數(shù)；在該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)選定其中一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)為該主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)；在該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)接收到來(lái)自至少4個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置參考信號(hào)；在第K時(shí)刻下，K的初始值為I ;基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的具體步驟為:步驟一、每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置坐標(biāo)進(jìn)行定位，主節(jié)點(diǎn)將自身的位置坐標(biāo)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播；步驟二、從節(jié)點(diǎn)接收主節(jié)點(diǎn)廣播的位置信息，根據(jù)步驟一獲得的自身的位置坐標(biāo)計(jì)算出從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角*P，從節(jié)點(diǎn)將獲得的距離I與偏轉(zhuǎn)角爐的信息廣播出去；步驟三、采用協(xié)調(diào)器接收步驟一中主節(jié)點(diǎn)的廣播信息和步驟二中從節(jié)點(diǎn)的廣播信息后，將各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息、每個(gè)從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角< 發(fā)送給上位機(jī)；步驟四、 上位機(jī)根據(jù)接收到的每個(gè)從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角fP對(duì)該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)進(jìn)行位置跟蹤，并將K的值加1，并將第K+1時(shí)刻的隊(duì)形期望矩陣Sd通過(guò)在協(xié)調(diào)器在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播；所述隊(duì)形期望矩陣Sd包括期望距離Id及期望角度％ ;步驟五、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)中的各節(jié)點(diǎn)接收上位機(jī)發(fā)送的隊(duì)形期望矩陣Sd，各從節(jié)點(diǎn)將第K時(shí)刻下的從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I與該期望矩陣Sd中的期望距離^進(jìn)行比較；同時(shí)從節(jié)點(diǎn)將第K時(shí)刻下的主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角與期望角度％進(jìn)行比較；根據(jù)就近原則選取出該從節(jié)點(diǎn)的期望距離與期望偏轉(zhuǎn)角度；步驟六、從節(jié)點(diǎn)采用/-f雙閉環(huán)控制法，根據(jù)步驟五選取出的該從節(jié)點(diǎn)的期望距離與期望偏轉(zhuǎn)角度對(duì)自身的行進(jìn)方向和速度進(jìn)行調(diào)整，直至從節(jié)點(diǎn)達(dá)到期望的距離與偏轉(zhuǎn)角度后，調(diào)整至與主移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同步運(yùn)動(dòng)；完成第K+1時(shí)刻下的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換，返回步驟一，進(jìn)行下一時(shí)刻的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換。實(shí)現(xiàn)上述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的裝置包括隊(duì)形控單元、N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和M個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)；隊(duì)形控制單元、N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和M個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)均分布在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)；隊(duì)形控制單元包括上位機(jī)、內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的協(xié)調(diào)器和控制端天線；所述上位機(jī)的控制信號(hào)輸出端連接內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的協(xié)調(diào)器的控制信號(hào)輸入端，調(diào)協(xié)器的無(wú)線信號(hào)輸出端連接控制端天線的末端；每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)端天線、A/D轉(zhuǎn)換器、濾波放大器、磁阻傳感器、內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；磁阻傳感器的磁阻采集信號(hào)輸出端連接濾波放大器的信號(hào)輸入端，濾波放大器
(6)的濾波后信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端連接內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器的數(shù)字信號(hào)輸入端，內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器的控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制信號(hào)輸入端；節(jié)點(diǎn)端天線(4)的末端與內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器的無(wú)線信號(hào)輸入端連接。本發(fā)明采用基于接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，借助爐雙閉環(huán)控制法對(duì)當(dāng)前隊(duì)形進(jìn)行控制，保證了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行中隊(duì)形的穩(wěn)定性，本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比隊(duì)形成型速率提高了 30%。同時(shí)，本發(fā)明的能量消耗低，成本低廉且易于實(shí)現(xiàn)。


圖1為包含一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和八個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)時(shí)的無(wú)線定位網(wǎng)絡(luò)示意圖，圖中，“〇”表示信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，“□”表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；圖2為本發(fā)明的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)變換成菱形隊(duì)列的示意圖；圖3為本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法，它首先將N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和M個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)，N為大于或等于I的整數(shù)；M為大于或等于4的整數(shù)；在該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)選定其中一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)為該主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)；在該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)接收到來(lái)自至少4個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置參考信號(hào)；在第K時(shí)刻下，K的初始值為I ;基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的具體步驟為:步驟一、每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置坐標(biāo)進(jìn)行定位，主節(jié)點(diǎn)將自身的位置坐標(biāo)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播；步驟二、從節(jié)點(diǎn)接收主節(jié)點(diǎn)廣播的位置信息，根據(jù)步驟一獲得的自身的位置坐標(biāo)計(jì)算出從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角爐，從節(jié)點(diǎn)將獲得的距離I與偏轉(zhuǎn)角伊的信息廣播出去；步驟三、采用協(xié)調(diào)器接收步驟一中主節(jié)點(diǎn)的廣播信息和步驟二中從節(jié)點(diǎn)的廣播信息后，將各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息、每個(gè)從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角爐發(fā)送給上位機(jī)；步驟四、上位機(jī)根據(jù)接收到的每個(gè)從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角對(duì)該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)進(jìn)行位置跟蹤，并將K的值加1，并將第K+1時(shí)刻的隊(duì)形期望矩陣Sd通過(guò)在協(xié)調(diào)器在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播；所述隊(duì)形期望矩陣Sd包括期望距離Id及期望角度％ 5步驟五、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)中的各節(jié)點(diǎn)接收上位機(jī)發(fā)送的隊(duì)形期望矩陣Sd，各從節(jié)點(diǎn)將第K時(shí)刻下的從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I與該期望矩陣Sd中的期望距離^進(jìn)行比較；同時(shí)從節(jié)點(diǎn)將第K時(shí)刻下的主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角伊與期望角度％進(jìn)行比較；根據(jù)就近原則選取出該從節(jié)點(diǎn)的期望距離與期望偏轉(zhuǎn)角度；

步驟六、 從節(jié)點(diǎn)采用/-< 雙閉環(huán)控制法，根據(jù)步驟五選取出的該從節(jié)點(diǎn)的期望距離與期望偏轉(zhuǎn)角度對(duì)自身的行進(jìn)方向和速度進(jìn)行調(diào)整，直至從節(jié)點(diǎn)達(dá)到期望的距離與偏轉(zhuǎn)角度后，調(diào)整至與主移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同步運(yùn)動(dòng)；完成第K+1時(shí)刻下的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換，返回步驟一，進(jìn)行下一時(shí)刻的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換。本實(shí)施方式所述方法以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)取代大量的傳感器而進(jìn)行信息的傳輸，完成對(duì)多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)形變換控制，使電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度大幅度降低，并且距離的計(jì)算均在算法中實(shí)現(xiàn)，受到外界環(huán)境因素的影響小。
具體實(shí)施方式
二、下面結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的進(jìn)一步說(shuō)明，步驟一中每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置坐標(biāo)進(jìn)行定位的具體步驟為:步驟A、待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播信標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)的請(qǐng)求信號(hào)；步驟B、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求廣播信號(hào)，計(jì)算出接收到的請(qǐng)求廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI，并將計(jì)算獲得的廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI和自身的位置信息發(fā)送給待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；步驟C、待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI后，判斷收到的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)廣播信號(hào)的數(shù)量是否小于4個(gè)；如果判斷結(jié)果為是，則對(duì)實(shí)際接收的廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI進(jìn)行由大至小的排序，獲得廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI的排序信息；如果判斷結(jié)果為否，則按由大至小方式挑選n個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI，獲得廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI的排序信息；n為大于或等于4的整數(shù)；步驟D、采用核心控制器根據(jù)步驟C獲得的廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI的信息，對(duì)待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索定位，確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并將確定的位置坐標(biāo)發(fā)送給待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，完成該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的定位。
具體實(shí)施方式
三、本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式二所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的進(jìn)一步說(shuō)明，步驟B計(jì)算出接收到的請(qǐng)求廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI由公式:RSSI=-(10 N log10D+A)獲得的，式中，N為傳播常量，表示信號(hào)傳輸過(guò)程中的路徑損失指數(shù)；D表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離；A表示距離待定位節(jié)點(diǎn)Im時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度值，單位是dBm，A值設(shè)置在30.0到50.0之間，精度0.5m。由上述公式可以看 出，隨著發(fā)射端與接收端的距離的增加，接收信號(hào)強(qiáng)度值隨之減小。
具體實(shí)施方式
四、本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的進(jìn)一步說(shuō)明，步驟四所述的隊(duì)形期望矩陣Sd的具體形式:
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法，其特征在于， 它首先將N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和M個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)，N為大于或等于I的整數(shù)；M為大于或等于4的整數(shù)；在該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)選定其中一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)為該主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)；在該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)接收到來(lái)自至少4個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置參考信號(hào)； 在第K時(shí)刻下，K的初始值為I ;基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的具體步驟為: 步驟一、每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置坐標(biāo)進(jìn)行定位，主節(jié)點(diǎn)將自身的位置坐標(biāo)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播； 步驟二、從節(jié)點(diǎn)接收主節(jié)點(diǎn)廣播的位置信息，根據(jù)步驟一獲得的自身的位置坐標(biāo)計(jì)算出從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角爐，從節(jié)點(diǎn)將獲得的距離I與偏轉(zhuǎn)角中的信息廣播出去； 步驟三、采用協(xié)調(diào)器接收步驟一中主節(jié)點(diǎn)的廣播信息和步驟二中從節(jié)點(diǎn)的廣播信息后，將各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息、每個(gè)從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角P發(fā)送給上位機(jī)； 步驟四、上位機(jī)根據(jù)接收到的每個(gè)從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I及主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角對(duì)該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)進(jìn)行位置跟蹤，并將K的值加1，并將第K+1時(shí)刻的隊(duì)形期望矩陣Sd通過(guò)在協(xié)調(diào)器在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播； 所述隊(duì)形期望矩陣Sd包括期望距離Id及期望角度％ ； 步驟五、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)編隊(duì)中的各節(jié)點(diǎn)接收上位機(jī)發(fā)送的隊(duì)形期望矩陣Sd，各從節(jié)點(diǎn)將第K時(shí)刻下的從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離I與該期望矩陣Sd中的期望距離^進(jìn)行比較；同時(shí)從節(jié)點(diǎn)將第K時(shí)刻下的主節(jié)點(diǎn)與每個(gè)從節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角爐與期望角度％進(jìn)行比較；根據(jù)就近原則選取出該從節(jié)點(diǎn)的期望距離與期望偏轉(zhuǎn)角度； 步驟六、從節(jié)點(diǎn)采用/-<p雙閉環(huán)控制法，根據(jù)步驟五選取出的該從節(jié)點(diǎn)的期望距離與期望偏轉(zhuǎn)角度對(duì)自身的行進(jìn)方向和速度進(jìn)行調(diào)整，直至從節(jié)點(diǎn)達(dá)到期望的距離與偏轉(zhuǎn)角度后，調(diào)整至與主移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同步運(yùn)動(dòng)； 完成第K+1時(shí)刻下的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換，返回步驟一，進(jìn)行下一時(shí)刻的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法，其特征在于，步驟一中每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置坐標(biāo)進(jìn)行定位的具體步驟為: 步驟A、待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播信標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)的請(qǐng)求信號(hào)； 步驟B、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求廣播信號(hào)，計(jì)算出接收到的請(qǐng)求廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI，并將計(jì)算獲得的廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI和自身的位置信息發(fā)送給待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)； 步驟C、待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI后，判斷收到的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)廣播信號(hào)的數(shù)量是否小于4個(gè)；如果判斷結(jié)果為是，則對(duì)實(shí)際接收的廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI進(jìn)行由大至小的排序，獲得廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI的排序信息；如果判斷結(jié)果為否，則按由大至小方式挑選η個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI，獲得廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI的排序信息；n為大于或等于4的整數(shù)； 步驟D、采用核心控制器根據(jù)步驟C獲得的廣播信號(hào)強(qiáng)度值RSSI的信息，對(duì)待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索定位，確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并將確定的位置坐標(biāo)發(fā)送給待定位的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，完成該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法，其特征在于，步驟B計(jì)算出接收到的請(qǐng)求廣播信號(hào)的強(qiáng)度值RSSI由公式:RSSI=-(10.N.log10D+A) 獲得的，式中， N為傳播常量，表示信號(hào)傳輸過(guò)程中的路徑損失指數(shù)； D表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離； A表示距離待定位節(jié)點(diǎn)Im時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度值，單位是dBm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法，其特征在于，步驟四所述的隊(duì)形期望矩陣Sd的具體形式:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，它包括隊(duì)形控單元、N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和M個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)；隊(duì)形控制單元、N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和M個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)均分布在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)； 隊(duì)形控制單元包括上位機(jī)(I)、內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的協(xié)調(diào)器(2)和控制端天線(3)；所述上位機(jī)(I)的控制信號(hào)輸出端連接內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的協(xié)調(diào)器(2)的控制信號(hào)輸入端，調(diào)協(xié)器(2)的無(wú)線信號(hào)輸出端連接控制端天線(3)的末端； 每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)端天線(4)、A/D轉(zhuǎn)換器(5)、濾波放大器(6)、磁阻傳感器(7)、內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器⑶和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(9)； 磁阻傳感器(7)的磁阻采集信號(hào)輸出端連接濾波放大器￠)的信號(hào)輸入端，濾波放大器(6)的濾波后信號(hào)輸出端連接Α/D轉(zhuǎn)換器(5)的模擬信號(hào)輸入端，Α/D轉(zhuǎn)換器(5)的數(shù)字信號(hào)輸出端連接內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器(8)的數(shù)字信號(hào)輸入端，內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器(8)的控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(9)的控制信號(hào)輸入端；節(jié)點(diǎn)端天線(4)的末端與內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器(8)的無(wú)線信號(hào)輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于內(nèi)嵌有無(wú)線通信模塊的核心控制器(8)采用型號(hào)為CC2431的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隊(duì)形變換方法及實(shí)現(xiàn)裝置，涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)協(xié)作控制領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)形變換方法的隊(duì)形成型速率低和穩(wěn)定性差的問(wèn)題。本發(fā)明中每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置坐標(biāo)進(jìn)行定位，從節(jié)點(diǎn)計(jì)算出自身與主節(jié)點(diǎn)之間的距離及主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)的行進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角，上位機(jī)將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)下一時(shí)刻的隊(duì)形期望矩陣通過(guò)在協(xié)調(diào)器在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行廣播，從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)當(dāng)前自身的行進(jìn)方向及偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，完成隊(duì)形變換，本發(fā)明所述裝置由一個(gè)隊(duì)形控制單元和N個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成，隊(duì)形控制單元通過(guò)無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)行進(jìn)方向與速度的控制，實(shí)現(xiàn)隊(duì)形變換。本發(fā)明適用于多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)協(xié)作控制領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04W64/00GK103220778SQ20131007642
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者莊麗麗, 丁明理, 楊冬梅, 李小兵, 申倩 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)