[发明专利]一种基于齐次坐标的无线自组织网络节点定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线网络和移动计算领域，特别涉及一种基于齐次坐标的无线自组织网络节点定位方法。 

背景技术

无线自组织网络是一种多跳的临时性自治系统，具有分布式控制和无中心的体系结构，能够在部分网络节点失效后维持剩余节点的组网和通信能力。这类网络应用范围广泛且复杂，比如无线传感器网络是无线自组织网络技术的一大应用领域。除了无线网络中需要讨论的传统问题，如信道接入与控制，多跳路由选择与优化、安全隐患等，无线自组织网络还面临着由其特性带来的需要研究解决的课题，如何确定随机分布的节点自身位置就是其中的关键问题之一。位置信息是无线自组织网络能够提供有效服务的基本信息，如果感知或传输的数据不知道来源对象的位置，一般的这种数据毫无意义。此外，节点位置在不少无线自组织网络协议和算法设计中也是基本的支撑信息。对于体积小、功耗低、价格低的无线传感器网络节点，不适宜采用GPS定位，而是结合应用需求开发分布式节点定位方法。 

已知位置坐标、能力较强的节点称为信标节点，大部分定位方法都采用了一定比率的信标节点辅助定位，它们在定位中是重要的参考点。信标节点位置的获知往往通过人工部署或者通过GPS实现，人工部署信标节点的方式不仅受工作环境的限制，还严重制约了网络和应用的可扩展性。因此，非常需要针对无线自组织网络开发既不依赖信标节点又能够精确确定物理位置的节点自定位方法。 

现有的无线自组织网络节点定位技术中，典型方法如发表于IEE Proceedings，论文名为Design and Implementation of a Bluetooth Ad Hoc Network for Indoor Positioning（DOI10.1049/ip-sen：20045027），该文献设计并实现了室内环境下基于蓝牙传感器的定位系统，通过一个中心控制单元分析计算，能够在按需服务请求时实现精确的定位。此系统依赖于节点具有蓝牙模块，通信距离有限。 

韩国专利申请KR20100042999，名称为A Reactive Local Positioning System for Ad Hoc and Method Thereof，公开的该发明通过设定的中间节点，在收到位置请求报文后，计算本地坐标系，并检查目标节点是否在一定的距离范围内，根据距离远近进行相应处理。该发明仅能计算相对的本地坐标位置。 

美国专利申请US2004082341，名称为System and Method for Determining Relative Positioning in Ad-Hoc Networks，公开的该发明利用移动接入点、无线路由器和移动节点等装置，实现具有经纬坐标的绝对位置定位，或者仅有临节点之间距离和角度信息的相对定位。 

加拿大专利申请CA 2762092，名称为Improved Detection and Location of Wi reless Field  Devices，公开的该发明通过一个移动维护工具来确定通信区域内的无线节点位置。 

中国专利申请CN200780005683.8，名称为“在自组织网络中基于距离的相对3D定位”，公开的该发明使用相邻节点的距离值，建立相对坐标系来计算某些节点的3D位置，该发明仅能估算相对位置。 

中国专利申请CN201110191816.3，名称为“基于无线传感器网络的无锚点战场伤员定位方法”，公开的该发明利用救护人员节点终端接收士兵节点RSSI数据，计算各节点的相对坐标，根据其ID确定伤员的位置。该发明虽然不使用锚节点，但是实际上仅能确定节点（战场伤员）的相对位置。 

中国专利申请CN201110179976.6，名称为“一种用于无线传感器网络的定位方法”，公开的该发明根据信标节点之间的跳数信息使用二分迭代法估算位置节点到信标节点的距离，当获得未知节点到三个以上信标节点的距离后，通过解超定方程计算出未知节点的位置。 

在有些场景下，如战场、灾难救援等，不适宜部署信标节点，但是需要确定被感知对象的物理位置，上述文献和专利发明的定位方法就无法采用。 

发明内容

本发明的目的是设计一种基于齐次坐标的无线自组织网络节点定位方法，它采用无信标节点时的无线自组织网络定位方法，解决了测距类方法普遍存在的反转分歧问题，并且实现精确的物理定位。 

本发明的目的通过以下技术方案实现： 

步骤S101，无线自组织网络系统初始化，各节点查找相邻节点并测量邻节点的距离和角度信息；