[发明专利]一种基于无人自主飞行器的无线传感器网络定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络定位方法，具体涉及一种基于无人自主飞行器和接收信号强度极大值特征的无线传感器网络定位算法。

背景技术

在环境监测、森林防火、智能交通、军事侦察等典型的无线传感器网络应用中，位置都是最基本的上下文信息之一。除了用于报告事发地点外，位置信息还可用于目标跟踪、行动轨迹预测，以及基于地理位置的路由和数据查询。因此传感器节点的自身定位是无线传感器网络应用的前提条件。

无线传感器网络定位是指无线传感器节点通过某种方法或技术，来确定自身的位置。中国专利CN104080165A公开了一种基于TDOA(TimeDifferenceofArrival)的室内定位方法：首先利用TOA(TimeofArrival)原始数据重构TDOA数据；其次利用几何规律和TDOA测量值对Chan氏TDOA方法具有较大影响的特征来判断原始数据是否在视距情况下或者在非视距干扰不严重情况下测量得到；然后分别使用Taylor级数展开迭代方法和扩展Kalman方法估算目标节点的位置坐标；最后进行残差加权和数据平滑得到最终估计值。中国专利CN103841641A公开了一种基于到达角度和Gossip算法的无线传感器网络分布式协作定位方法：将Gossip算法和AOA定位方法的优势相结合，采用AOA(AngleofArrival)定位方法作为基本定位技术，借助Gossip算法随机选择相邻节点交换数据并最终达到分布式平均共识的特性。中国专利CN103327603A公开了一种用于无线传感器网的基于APIT(ApproximatePoint-in-triangulationTest)的节点三维定位法：若未知节点具有至少6个邻居信标节点，则依次判断该未知节点的邻居信标节点所构成的每个四面体与该未知节点的关系；若该未知节点包含于一个四面体内，用该四面体的所有中垂面对该四面体进行切割；通过比较该未知节点收到构成该四面体的4个信标节点的RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication),确定未知节点存在于中垂面切割后四面体的哪一切割部分；对该四面体所有的包含该未知节点的切割部分求取交集得到未知节点存在的缩小空间；将所有四面体的缩小空间的交集的质心作为未知节点的估计位置，从而计算出未知节点的位置坐标。中国专利CN104540217A公开了两种改进DV-Hop定位算法，mandist加权最小二乘法和dist加权最小二乘法：这两种算法对经典DV-Hop算法存在误差较大的平均跳距，进行了最小跳数mandist和dist加权处理，使得改进后DV-Hop算法能更加有效地对平均每跳距离进行估计。中国专利CN102123495A公开了一种基于RSSI校正的无线传感器网络质心定位算法，通过校正RSSI测距技术测量节点间点到点的距离，采用三角形质心算法进行定位，减小RSSI测量误差，与基于RSSI的三角形质心定位算法相比，极大提高了定位精度。中国专利CN103096462A公开了一种无线传感器网络非测距节点定位方法：信标节点周期性的广播自身位置信息；未知节点在收到前三个信标节点位置信息后，停止接收数据包，存储三个点的坐标；未知节点向信标节点发送电磁波信号，信标节点接收到信号后再确认信号返回，未知节点根据收到确认信号的次序；根据时间差，作为修正的权值，按修正后的计算式得出节点坐标；获得自身位置信息的未知节点将转为信标节点，开始周期性广播自身定位信息，直到全网节点都获知自身位置信息。中国专利CN103167609A公开了一种基于跳数的无线传感器网络节点定位方法及系统：各锚节点(已知自身位置信息的传感器节点)进行第一次广播，通过泛洪的方式向整个网络传递锚节点的坐标及跳数信息；根据每个锚节点与其它锚节点位置和相隔跳数计算网络中平均每跳距离；各锚节点进行第二次广播，将校正值继续以泛洪的方式在网络中传递；通过最小二乘法计算未知节点的坐标。CN101435867A公开了一种基于相位测量的无线传感器网络节点定位方法：首先建立一个无线网络构架，包括至少四个已知位置的锚节点和若干个随机散布的待定位目标节点；锚节点按其作用不同分为一个主锚节点和若干个从锚节点；其次从锚节点和目标节点根据主锚节点的控制信令和参考导频信号进行收发机同步；接着主锚节点根据各从锚节点的探测导频信号进行相位检测和对从锚节点进行相位测量补偿；最后，目标节点利用若干组相位测量结果进行到各从锚节点的距离差估计并最终利用这些距离信息完成自身定位。