[发明专利]一种海上搜救无线传感网节点定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海事安全领域及无线传感网技术领域的无线搜救技术，具体涉及一种海上搜救无线传感网及其目标节点的定位技术。

背景技术

现有的海上搜救技术主要依赖于搜救方单方面的搜寻，待搜寻目标本身几乎不能主动为搜救方提供与搜寻工作相关的有益信息，较为被动。随着物联网时代的到来，微机电系统技术的发展，无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)技术也日渐成熟。WSN中所设置的大量节点，通过对监测区域内目标的实时监测与多跳的无线通信方式，采集海上搜救中搜救目标的位置等信息并及时发送给搜救部门，为目标的快速搜寻提供有效的信息。

目前对WSN技术在海事领域的应用研究逐渐增多，如海上溢油检测、海事监控等。WSN技术作为物联网关键技术之一，其低成本、体积小、快速自组织、较强的自适应性等特点，为其广泛应用提供可能，也为其在海上搜救领域的应用提供了明显的有优势。

然而，在海上搜救当中应用WSN技术时，要解决的一个重要问题就是网络如何获得待搜救目标的实时、准确的位置信息。只有将实时、准确的位置信息传输给救援中心，救援方才能提高救援效率和救援成功率。

WSN的定位问题是在实现节点定位的前提下，通过改进定位算法来使新的算法适应相应的使用环境，同时降低定位过程中节点能量的损耗，提高定位结果的实时性和准确性。

现有的定位算法主要分为静态节点定位算法和动态节点的定位算法两种，并已取得了初步的进展，但由于资金、设备条件等因素，大部分拓扑控制方法仍处于理论研究阶段，所进行的实验也仅限于在仿真环境下观察方法的优劣，没有充分注意到在实际环境应用中要面临的诸多挑战。而对于海上搜救的环境而言，网络节点动态性很强，节点不可替换，且要求网络生命期尽可能长，因此需要一种新的适应于该环境下节点定位的方法。

发明内容

本发明提供一种海上搜救无线传感网节点定位算法，用来确定海上搜救无线传感网中待定位节点的位置信息，此算法可以适应动态性较高的海上无线传感网，提供更实时、更准确的节点位置信息。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种海上搜救无线传感网节点定位方法；多个传感器节点通过自组织形成的无线传感器网络中，任意一个传感器节点向其实时探测到的信标节点发送所属无线传感器网络中所有传感器节点的位置信息；

任意一个信标节点向与之无线通讯连接的终端设备，发送该信标节点的位置信息及其接收到的传感器节点的位置信息，并由所述终端设备通过外接卫星发布至互联网；目标节点是其中一个待定位的传感器节点；被选信标节点是其中一个信标节点；

所述节点定位方法，包含：

使用极大似然估计定位算法，计算与目标节点位置最近且具有相同运动状态的被选信标节点的初定位位置信息；

根据获取的所述被选信标节点的运动轨迹，对被选信标节点的初定位位置信息进行首次修正，得到被选信标节点的首次修正后的位置信息；

对被选信标节点的首次修正后的位置信息进行坐标误差修正，得到被选信标节点的最终位置；

根据被选信标节点的最终位置及首次修正及坐标误差修正的结果，对通过使用极大似然估计定位算法计算得到的目标节点的初定位位置信息进行修正，得到目标节点的最终位置。

优选地，计算被选信标节点的初定位位置信息对应的坐标

X_M＝(A^TA)^-1A^Tb_M

其中，(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、…(x_n,y_n,z_n)分别为移动信标节点在A₁、A₂…A_n位置的坐标，n≥3；所述移动信标节点是与被选信标节点不同的信标节点；

d_i1，d_i2,…d_in分别是在A₁、A₂…A_n位置的移动信标节点与被选信标节点之间的距离。