[发明专利]一种基于RSSI的无线传感器网络全移动节点定位方法

说明书

本发明涉及一种基于RSSI的无线传感器网络全移动节点定位方法。目前的测距定位算法多用于静态节点定位，或者部分节点移动，部分节点静止的情况，未见将RSSI测距算法应用于锚节点和未知节点均处于移动状态下的节点定位，且目前算法无法解决当锚节点数量少于3个的情况下的节点定位。本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于RSSI的无线传感器网络全移动节点定位方法。本发明可以在未知节点与四个，三个，两个以及一个锚节点通信时，采用不同的算法得出未知节点的位置。

技术领域

本发明涉及的是网络节点定位方法，具体涉及基于RSSI的无线传感器网络全移动节点定位方法。

背景技术

无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。

在传感器网络中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要，事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所包含的重要信息。因此，确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感器网络最基本的功能之一，对传感器网络应用的有效性起着关键的作用。

在传感器网络节点定位技术中，根据节点是否已知自身的位置，把传感器节点分为锚节点和未知节点。锚节点在网络节点中所占的比例很小，可以通过携带GPS定位设备等手段获得自身的精确位置。锚节点是未知节点定位的参考点，未知节点通过锚节点的位置信息根据一定的定位算法计算出自身的位置。根据是否测量节点之间的距离，可将定位算法分为基于测距的定位算法和无需测距的定位算法。无需测距的定位算法主要通过路由跳数、网络连通性等信息进行定位。基于测距的定位算法通过测距技术测量节点间的距离，再利用测量得到的距离信息计算出未知节点的坐标。基于测距的定位技术由于需要计算出节点间的距离，所以其定位精度要高于非测距定位算法。其中，基于信号接收强度(receivedsignal strength indicator,RSSI)测距的定位技术是一个比较有代表性的实现方案。基于RSSI测距的工作原理是已知发射节点发射时的信号强度，接收节点根据收到信号的强度，利用理论或经验的信号传播模型将信号强度转化为距离，从而计算出节点的位置。由于RSSI算法具有定位算法简单、成本低、功耗小、无需时间同步和额外的硬件等优势而被广泛应用。但是该算法由于容易受环境的干扰，例如无线信号传播过程中的多径干扰、绕射、障碍物、非视线等不定因素都会影响无线信号强度，使得基于RSSI测距及定位的精度受到影响。将RSSI引入质心定位算法，利用两者的优点，提高无线传感器网络的定位精度是目前定位技术的主要研究方向之一。目前的测距定位算法多用于静态节点定位，或者部分节点移动，部分节点静止的情况，未见将RSSI测距算法应用于锚节点和未知节点均处于移动状态下的节点定位，且目前算法无法解决当锚节点数量少于3个的情况下的节点定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于RSSI的无线传感器网络全移动节点定位方法。具体步骤如下：

1.测距模型的确定

一般情况下，接收信号的平均功率随着距离的增加而呈现衰减性，无线传输中普遍采用的理论模型是shadowing模型，如公式(1)所示：

式中，P_r表示无线信号的接收功率(dBm)；P_r(d₀)表示参考距离为d₀的无线信号在接收端的接收功率(dBm)，d表示收发单元之间的距离(m)，d₀是参考距离(m)，n表示与环境相关的路径散逸指数，X是均值为0的高斯随机变量(dBm)。参考距离d₀常取值1m，所以公式(1)可以近似表示为：

P_r＝A-10nlg(d) (2)