[发明专利]无线传感器网络中节点定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及地域监测技术领域，特别是涉及一种无线传感器网路中节点定位方法及装置。

背景技术

所谓无线传感器网络，是指大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内所感知对象的监测信息，并报告给用户。在无线传感器网络中，大量的传感器节点将探测数据，通过汇聚节点经其他网络发送给用户。

利用无线传感器网络实现温度、湿度、压力和应变等参数监测时，位置信息是不可缺少的，如果缺少各参数对应的位置信息，所监测到的参数信息将变成无用信息。因此，确定网络中传感器节点的位置信息是至关重要的，其是无线传感器网络实现大规模实际应用的基础。其中，为部署于监测区域的每个传感器节点装配GPS定位设备是最为简单快捷的方法。但是，由于实际应用中，通常需要部署成千上万个传感器节点，为每个传感器节点装配GPS定位设备，将极大地提高利用无线传感器网络实施监控的成本。现有技术中，通常仅为部分传感器节点装配GPS定位设备，这些传感器节点被称为锚节点，其余传感器节点则根据锚节点的位置估算自身的位置。

现有的利用锚节点估算其他未知传感器节点位置信息的方法一般为：

首先测量未知节点与锚节点之间的间隔距离，同时获取锚节点的位置坐标，然后利用锚节点的位置坐标以及所获得距离测量值，估算未知节点的位置坐标。由于该方法中通常假设节点之间的测距误差较小或满足某种事先给定的概率分布特征(比如高斯分布)，然后给予该假设条件估算未知节点的位置坐标，使得其仅仅适用于障碍物较少，电磁干扰较弱等简单电磁环境的应用领域。而对于室外雨雾天气，战场环境条件下敌方干扰等复杂电磁环境下，由于无线测距可能出现较大的测量误差，而且可能出现错误的测量数据，使得现有技术所提供的方法所估算的节点位置准确率降低。

因此，如何在复杂电磁环境下实现无线传感器网络中节点的准确定位是一个值得关注的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种无线传感器网路中节点定位方法及装置，以实现在复杂电磁环境下准确定位无线传感器网络中节点的目的，技术方案如下：

一种无线传感器网络中节点定位方法，所述方法包括：

利用待定位节点接收到的各锚节点发送的无线信号以及无线信号衰减模型，分别计算待定位节点与各锚节点之间的距离，所述无线信号携带相应锚节点的位置坐标以及所发送无线信号的发射功率；

构造多种具有预设数量锚节点的锚节点组合；

根据锚节点的位置坐标以及与待定位节点之间的距离，分别计算各种锚节点组合所对应的待定位节点的初始位置坐标；

分别计算待定位节点的各初始位置坐标所对应的测距方差，并利用所述测距方差，分别对各初始位置坐标进行定量评估；

根据各初始位置坐标的定量评估结果，通过权重法确定待定位节点的最终位置坐标。

其中，所述无线信号衰减模型公式为：

q=pda]]>

其中，p为锚节点所发射无线信号的发射功率，q为待定位节点所接收到的相应锚节点的无线信号功率，d为待定位节点与相应锚节点的距离，a为信号衰减因子。

其中，在计算各种锚节点组合所对应的待定位节点的初始位置坐标时所采用的方式为最小二乘法。

其中，计算待定位节点的初始位置坐标所对应的测距方差利用的测距方差公式为：