[发明专利]一种无线传感器未知节点线性三边定位方法及系统

说明书

本发明提供一种无线传感器未知节点线性三边定位方法，包括获取三个锚节点传感器节点位置及各自到达目标位置的测量距离，以确定目标位置范围和目标位置的初始坐标值；检测目标位置的初始坐标值是否位于目标位置范围内，并根据检测情况，对应设定第一、第二和第三预测点；构建目标位置预测函数进行迭代计算，并在每次计算所得的预测值不符合预定条件时，用当次迭代计算所得的预测值更新第一预测点的位置坐标值，并重新设定第二及第三预测点，直至迭代计算的预测值符合预定条件为止，输出目标位置的最终坐标值。实施本发明，对基于RSSI的三边定位算法进行线性化，在保证无线传感器未知节点定位精度的前提下，降低计算复杂度。

技术领域

本发明涉及无线传感器节点定位技术领域，尤其涉及一种无线传感器未知节点线性三边定位方法及系统。

背景技术

当今社会，人类已经置身于信息时代，传感器技术是信息获取最重要和最基本的技术，已成为研究热点，取得了众多研究成果，逐渐从过去的单一化向集成化、微型化和网络化的方向发展。传感器网络技术被MIT技术评论称为21世纪改变世界的十大技术之一，综合了微电子技术、嵌入式技术、现代网络集无线通讯技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并进行相应的处理。

无线传感器网络因其覆盖范围广、网络拓扑结构动态灵活、可靠性好等特点，在军事、环境监测、智能交通、智能家居等领域均有广泛应用。在无线传感器网络应用中，当采集数据严重依赖于位置信息时，监测节点的位置数据显得尤为重要，甚至缺少位置信息的感知数据没有意义。节点定位技术为无线传感器网络在实际应用中提供了最重要的技术支撑。无线传感器网络最基本的功能之一就是对传感器节点进行定位或者采集被监测对象的位置信息，从而精准定位事件发生的位置。在对位置信息严重依赖的应用中，传感器节点所采集到的数据必须包含其在测量坐标系内的位置信息，不包含位置信息的监测数据一般都是不具有任何研究价值的。

根据节点间是否需要测距，传感器网络的定位算法大致可以分为两类:基于测距和基于非测距的定位算法。其中，基于距离的定位算法又称为测距方法，该类算法包括接收信号强度指示算法(Received Signal Strength Indicator，RSSI)、信号到达时间差算法(Time Difference Of Arrival，TDOA)、信号传输时间算法(Time Of Arrival，TOA)和信号到达角度算法(Angle Of Arrival，AOA)，具体实现的工作原理为首先估算节点之间的距离值，然后采用位置估算方法来完成位置信息的计算。与距离无关的算法又称为非测距方法，该类算法包括距离矢量跳数算法(Distance Vector Hop，DV-Hop)、近似三角形内点测试法(Approximate PIT Test，APIT)和质心算法(Centroid)，具体实现的工作原理为利用网络特性(比如网络联通性、节点能量水平、地理位置信息等)来直接完成位置信息的估算。

目前，大多数无线通信模块都支持RSSI的测距功能。与TOA、TDOA和AOA等算法相比，基于RSSI的定位算法是一种低成本、易实现的定位方法，同时该硬件系统可扩展性强，有利于节点小型化，并可穿越障碍物。因此，将RSSI信息与常用于位置信息计算的三边定位算法相互结合实现未知节点的定位是常用的方法，应用十分广泛。

然而，现有的三边定位方法是利用三个以上传感器的距离信息通过最小二乘法来得到目标位置的估计坐标，但该方法寻找目标位置的过程为非线性，且计算复杂度相对较高。因此，有必要针对三边定位方法寻优过程进行线性化研究。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种无线传感器未知节点线性三边定位方法及系统，对基于RSSI的三边定位算法进行线性化，在保证定位精度的前提下，降低计算复杂度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种无线传感器未知节点线性三边定位方法，包括以下步骤：