[发明专利]一种无线传感器网络森林定位方法

说明书

本发明公开了一种森林无线传感器网络定位方法，包括：(1)根据RSSI在不同区域的离散系数将整个定位区域划分成m个定位子区域，并拟合建立每个定位子区域的RSSI路径损耗模型组成整个定位区域的RSSI路径损耗模型R^N；(2)融合RSSI路径损耗模型R^N与整个定位区域的对数路径损耗模型R^D，得到森林路径损耗模型R；(3)根据森林路径损耗模型R，采用分区域三边测量定位方法确定多个无线传感器定位节点；(4)采用k‑means聚类方法对多个无线传感器定位节点进行聚类，确定最终无线传感器定位节点。该方法充分考虑了复杂深林环境对无线传感器信号强度的影响，能够准确地获得对无线传感器的定位。

技术领域

本发明属于森林管理领域，具体涉及一种无线传感器网络(Wireless SensorNetwork，WSN)森林定位方法。

背景技术

无线传感器网络在森林中的定位问题已成为无线传感器网络研究的重点问题之一。目前WSN网络森林定位研究主要存在的问题是定位环境复杂，信号存在多径效应，导致定位误差较大。在测距定位中，信号强度受障碍物的干扰非常严重，使得测距不准确，因此传统的路径损耗模型不适用于森林定位。由于森林环境的复杂性，导致接收信号强度(ReceivedSignalStrengthIndication，RSSI)误差较大，且目前的RSSI路径损耗模型满足不了森林中传感器节点定位的需求。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种森林无线传感器网络定位方法，该方法充分考虑了复杂深林环境对无线传感器信号强度的影响，能够准确地获得对无线传感器的定位。

本发明的技术方案为：

一种森林无线传感器网络定位方法，包括以下步骤：

(1)根据RSSI在不同区域的离散系数将整个定位区域划分成m个定位子区域，并拟合建立每个定位子区域的RSSI路径损耗模型组成整个定位区域的RSSI路径损耗模型R^N；j为定位子区域的序号，j＝1,2,3,…,m；

(2)融合所述RSSI路径损耗模型R^N与整个定位区域的对数路径损耗模型R^D，得到森林路径损耗模型R；

(3)根据所述森林路径损耗模型R，采用分区域三边测量定位方法确定多个无线传感器定位节点；

(4)采用k-means聚类方法对所述多个无线传感器定位节点进行聚类，确定最终无线传感器定位节点。

由于在森林环境中，不同区域的环境相别很大，随着信号传播距离的变化不确定性会相应增加，信号受障碍物的干扰也会越大，RSSI的离散程度也会逐渐增加。因此，本发明采用根据RSSI的离散系数分区域拟合的方法，使得拟合建立的每个RSSI路径损耗模型更加符合实际情况，准确度更高一些。

步骤(1)中的具体步骤为：

(1-1)通过实验测量得到n个离散RSSI数组(RSSI_i,d_i)，RSSI_i为采集的第i个RSSI值，且i＝1,2,3,…,n，d_i为与RSSI_i对应的距离，该距离为采集信号点距信号发射节点之间的长度；

(1-2)采用滑动窗口寻找划分区域节点，实时计算滑动窗口内离散RSSI的离散系数，选取离散系数突变时，滑动窗口内离散RSSI的中值对应的距离为划分区域节点，得到m个定位子区域；

(1-3)对每个定位子区域中的离散RSSI数组拟合得到RSSI随距离变化的RSSI路径损耗模型

(1-4)结合m个RSSI路径损耗模型得到RSSI路径损耗模型R^N：