[发明专利]无线传感器网络定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线传感器网络定位方法及装置。

背景技术

无线传感器网络是一种集传感器、控制器、计算能力、通信能力于一身的嵌入式设备，是由大量的单个传感器组成的一个传感器网络，它们跟外界物理环境交互，将收集到的信息通过传感器网络传送给其它的计算设备，可以完成强大的实时跟踪、环境监测、状态监测等功能。

无线传感器网络收集的参数要与传感器的位置坐标结合在一起才有实际的意义，如果缺少与之相对应的位置信息，参数将成为无效的监测信息。因此，对无线传感器网络中的无线传感器节点进行定位是很有必要的。

现有的无线传感器定位方法普遍利用无线电信号的强度值进行定位，存在定位精度低的问题，而要提高定位精度，最简便的无线传感器节点定位方法就是为无线传感网络中的节点全部安装GPS定位仪，但是由于实际应用中，部署在一个无线传感器网络中的无线传感器节点的数量非常巨大，所以这种方法增加了无线传感器节点的设备复杂性，极大地提高了利用无线传感器网络进行监测的成本。因此目前还没有一种在不增加无线传感器节点设备复杂性的前提下实现高精度定位的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无线传感器网络定位方法，用于实现在不增加无线传感器节点设备复杂性的前提下，提高无线传感器网络的定位精度。

一种无线传感器网络定位方法，所述无线传感器网络中包括位置已知的种子节点和位置未知的待定位节点，包括：

第一种子节点及待定位节点分别接收由第二种子节点发送的第一测试信号和第三种子节点发出的第二测试信号；

将所述第一种子节点接收的第一测试信号和第二测试信号进行叠加，得到与所述第一种子节点对应的测距信号，并将所述待定位节点接收的第一测试信号和第二测试信号进行叠加，得到与所述待定位节点对应的测距信号；

测量与所述第一种子节点对应的测距信号和与所述待定位节点对应的测距信号间的相位差；

根据所述相位差和第一种子节点、第二种子节点及第三种子节点的位置坐标，确定待定位节点的位置坐标。

优选地，所述测量与所述第一种子节点和待定位节点对应的测距信号间的相位差之前，还包括：

分别对所述第一种子节点和所述待定位节点接收到的信号进行高频滤波。

优选地，所述根据所述相位差和第一种子节点、第二种子节点及第三种子节点的位置坐标，确定待定位节点的位置坐标包括：

在预设范围内选择所述待定位节点的若干个当前假设位置坐标；

依据第一种子节点、第二种子节点及第三种子节点的位置坐标分别计算出与每个所述当前假设位置坐标对应的当前假设相位差；

将所述相位差与假设相位差作为约束条件，根据预设的误差评估规则分别计算所述待定位节点的每个假设位置坐标的误差；

选择出两个误差最小的当前假设位置坐标作为父代，并根据预设的算子将所述父代生成待定位节点的位置坐标；

依据预设的条件判断所述待定位节点的位置坐标是否为最优，如果是，则输出结果；如果否，则在所述预设范围内除被选择过的当前假设位置坐标之外的范围内选择所述待定位节点的若干个当前假设位置坐标，并返回所述依据第一种子节点、第二种子节点及第三种子节点的位置坐标分别计算出与每个所述当前假设位置坐标对应的当前假设相位差。

优选地，所述依据预设的条件判断所述待定位节点的位置坐标是否为最优包括：

当确定所述待定位节点的坐标位置的方法迭代次数等于预设的值和/或所述待定位节点的位置坐标小于预设的误差条件时，所述待定位节点的位置坐标为最优。

优选地，所述预设的算子具体为：

交叉算子和变异算子。

优选地，所述测距信号包括：

高频无线电信号。

一种无线传感器网络定位装置，所述无线传感器网络中包括位置已知的种子节点和位置未知的待定位节点，包括：

测距信号获取单元，用于分别将所述第一种子节点及待定位节点接收到的信号进行叠加，得到分别与所述第一种子节点及待定位种子节点对应的测距信号；

相位差测量单元，用于测量与所述第一种子节点和待定位节点对应的测距信号间的相位差；

位置坐标确定单元，用于根据所述相位差和第一种子节点、第二种子节点及第三种子节点的位置坐标，确定待定位节点的位置坐标。

优选地，所述方法还包括：

高频滤波单元，用于分别对所述第一种子节点和所述定位节点接收到的所述测距信号进行高频滤波。