[发明专利]一种在无线传感器网络中基于RSSI的改进加权三边定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络中节点的自身定位领域，具体涉及一种低计算复杂度、易于实现、精度较高的无线传感器网络中基于RSSI的改进加权三边定位方法。

背景技术

随着微机电系统(micro-electro-mechanism system，简称MEMS)、片上系统(SOC，System on Chip)、无线通信和数字电了技术的发展，作为一种新型的信息获取和处理模式，无线传感器网络具有巨大应用前景。美国DAPRA(Defense Advanced Research Projects Agency)每年投入几千万美元以进行无线传感器网络技术的研究。在欧洲和日本，无线传感器网络的研究也得到了政府的大力支持。在国内，很多高校也掀起了无线传感器网络的研究热潮。清华大学、中国科技大学、哈尔滨工业大学、浙江大学等纷纷加入无线传感器网络的研究队伍中。2005年和2006年的国家发改委专项项目以及2006年国家973基础研究计划都对无线传感器网络技术研究给予了大力支持。

定位技术的研究在很多领域都是一个比较热门并且是一个富于挑战的问题，对于无线传感器网络来说，定位问题是一个亟待解决的问题。在大多数的无线传感器应用领域中，感知的数据只有在知道传感器位置信息的情况下才是有意义的。因为传感器只有明确自身位置，才能够详细说明“在什么位置发生了什么事件”；并且，明确传感器节点位置可以提高路由效率、为网络提供命名空间、向部署方提供网络的覆盖质量、实现网络的负载均衡以及网络拓扑的自我配置等。

根据定位过程中是否测量实际节点的距离，把定位算法分为：基于距离的(range-based)定位算法和距离无关的(range-free)定位算法。前者定位通过测量节点间点到点的距离或角度信息，使用三边测量(trilateration)、三角测量(triangulation)或最大似然估计定位计算节点位置；后者定位仪根据网络连通性等信息即可实现。相比于range-free定位算法，range-based定位算法易于硬件实现，而且得到广泛的应用。

Range-based定位算法常用的测距技术有TOA、TDOA、AOA和RSSI。TOA(Time of Arrival)需要节点精确的时间同步，无法用于松散耦合定位系统；TDOA(Time Difference On Arrival)技术受限于超声波传播距离有限和NLOS问题对超声波等信号的传播影响：超声波信号通常传播距离仪为20-30英尺(6-9米)；AOA(Angle of Arrival)也受外界环境影响，而且需要额外硬件，在硬件尺寸和功耗上可能无法用于传感器节点。随着无线传感器网络技术的发展，RSSI(Received Signal Strength Indicator)技术被广泛应用。基于RSSI的技术具有较低的通信载荷和较低的实现复杂度，这对于能量优先的传感器网络是很有意义的。基于RSSI技术的三边定位方法由于具低实现复杂度、较少的硬件资源消耗等优势，具在典型无线传感器网络定位系统中的得到了广泛的应用，比如cricket系统。虽然具有较低的实现复杂度，但是受限于信号的多径传播、非视距(None Line of Sight，NLOS)、坐标计算精确度不高等问题，往往给具带来较大的定位误差，以至于无法适应现实生活中室内定位的需要。

发明内容

本发明提出了一种在无线传感器网络中基于RSSI的改进加权三边定位方法，它要解决的技术问题是传统的基于RSSI技术的三边定位方法受限于信号的多径传播、视距(None Line of Sight，NLOS)、坐标计算精确度不高等因素，往往给具带来较大的定位误差，以至于无法适应现实生活中室内定位的需要。

本发明的一种无线传感器网络中基于RSSI的改进加权三边室内定位方法的步骤如下：

步骤一：启动未知节点定位功能，使未知节点向外发送信息；

步骤二：锚节点接收到来自未知节点信息后，计算RSSI值，并储存到硬件寄存器中；

步骤三：锚节点将分配给自身的ID号、RSSI值和位置信息(X_i，Y_i)(i＝1，2...)发送给未知节点；

步骤四：未知节点将按照收到的RSSI值大小对锚节点进行排序，选择具中RSSI值大的N个锚节点用于自身定位，具中的N大于等于3；

步骤五：根据所述N个锚节点的信息，采用三边定位方法确定权重值；

步骤六：利用加权算法，计算未知节点的坐标。

本发明的特点和优势在于：