專利名稱：一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一 維定位方法及裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的大量廉價(jià)微型的傳感器節(jié)點(diǎn)組 成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地 感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。
在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)對(duì)象為事件或網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，這 里的事件通常指網(wǎng)絡(luò)外可發(fā)射無(wú)線信號(hào)的信號(hào)源。位置信息對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的檢 測(cè)活動(dòng)至關(guān)重要，確定事件發(fā)生的位置或獲取消息的節(jié)點(diǎn)位置是傳感器網(wǎng)路最 基本的功能之一，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的有效性起著關(guān)鍵作用。
目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位方法有很多種，其中比較常見的為基于信號(hào)
衰減模型的定位方法。該方法的進(jìn)行定位的基本原理是電磁波在空間中傳播 會(huì)產(chǎn)生能量衰減，其衰減的幅度與傳播距離的遠(yuǎn)近有關(guān)。所以根據(jù)無(wú)線電波能 量的衰減程度可以估算發(fā)射源和接收機(jī)之間的距離，如果接收機(jī)的位置已知， 那么估算的距離就可以用來(lái)定位發(fā)射源。該方法將待定位的事件或網(wǎng)絡(luò)中的節(jié) 點(diǎn)看作是發(fā)射源，將用于定位的傳感器節(jié)點(diǎn)看作是接收機(jī)，并使用如下信號(hào)能 量與傳輸距離關(guān)系式
尸(《)=尸(flf。 ) +10a lg(《/ < ) (i)
其中，尸o為信號(hào)強(qiáng)度，《為待定位的事件或網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)與用于定位的 傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，p(dQ)為距離待定位的事件或網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)參考距離
^處的接收能量，通常^=1附，a為衰減指數(shù)。在用于定位的傳感器節(jié)點(diǎn) 測(cè)得的能量P(《)已知的條件下，只要確定參數(shù)P(^)和ot的值，即可計(jì)算得 到距離《，通常參數(shù)P(^)和a的值是由經(jīng)驗(yàn)值給出估計(jì)值。
該現(xiàn)有技術(shù)雖然能夠在實(shí)驗(yàn)室中取得良好的定位性能，但在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中， 溫度、障礙物、傳播模式等條件往往都是變化和不可預(yù)知的，而在不同的環(huán)境
5下，參數(shù)P(^)的值是不同的，同時(shí)經(jīng)驗(yàn)值本身也具有不確定性，尤其是在復(fù) 雜環(huán)境中，對(duì)參數(shù)尸(J。)進(jìn)行估計(jì)會(huì)降低定位的性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位方 法及裝置，以解決現(xiàn)有方案中因估計(jì)尸("。)的值而帶來(lái)的影響定位性能的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案
一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位方法，包括 選捧兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；
確定所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；
利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距 離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目 標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
其中，所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)中至少一個(gè)為接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的參考節(jié)點(diǎn) 中能量值為最大或次大的參考節(jié)點(diǎn)。
其中，還包括
選擇其它參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；
確定組成其它各參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的 位置關(guān)系；
對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，利用組成該參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考 節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距 離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定 待定位目標(biāo)的位置；
將所有參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)確定的待定位目標(biāo)的位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平 均處理，作為待定位目標(biāo)的最終位置。
其中，對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，其中至少一個(gè)為接收到待定 位目標(biāo)信號(hào)的能量值為最大或次大的參考節(jié)點(diǎn)。其中，對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，組成該參與定位估計(jì)的參考
節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系包括 待定位目標(biāo)在這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)所在的線-度上。 其中，
當(dāng)待定位目標(biāo)在一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)所在的線段上時(shí)，利用所 述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目 標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān) 系式，確定待定位目標(biāo)的位置具體實(shí)現(xiàn)為
其中
選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值； ~ :選擇的 一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；
《選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào)能 量值；
^ :選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào) 能量值；
x:待定位目標(biāo)的位置。
當(dāng)待定位目標(biāo)在一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)所在的線段的延長(zhǎng)線上 時(shí)，所述利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消 去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定 位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置的具體實(shí)現(xiàn)為
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中x,.:選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；
~ :選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；
S:選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào)能 量值；
^ :選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào) 能量值；
x:待定位目標(biāo)的位置。
一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位裝置，包括
參考節(jié)點(diǎn)選擇單元，用于選擇兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)
對(duì)；
位置關(guān)系式確定單元，用于確定兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系
式；
目標(biāo)位置確定單元，利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸 距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè) 參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
其中，所述參考節(jié)點(diǎn)選擇單元還用于
選擇兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，使得其中至少一個(gè)為 接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的參考節(jié)點(diǎn)中能量值為最大或次大的參考節(jié)點(diǎn)。 其中，還包括
統(tǒng)計(jì)單元，用于對(duì)所有參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)確定的待定位目標(biāo)的位 置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理，確定待定位目標(biāo)的最終位置；
所述參考節(jié)點(diǎn)選擇單元還用于選擇其他參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；
點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；
所述目標(biāo)位置確定單元還用于對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，利用 組成該參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待 定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
可見，通過(guò)本發(fā)明，消除了距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值對(duì) 定位精度的影響，能夠在復(fù)雜環(huán)境中更為準(zhǔn)確地描述接收能量與距離之間的關(guān) 系，同時(shí)考慮了待定位目標(biāo)與參考節(jié)點(diǎn)的距離對(duì)定位精度的影響，利用所有參 考節(jié)點(diǎn)提供的信息，使得定位性能得到提高。


圖l是本發(fā)明提供的方法的流程圖2是本發(fā)明提供的方法中參考節(jié)點(diǎn)位置示意圖3是本發(fā)明提供的方法中參考節(jié)點(diǎn)位置另一示意圖4是本發(fā)明提供的另一方法的流程圖5是本發(fā)明提供的另 一方法的流程圖6是本發(fā)明提供的另一方法的流程圖7是本發(fā)明提供的另 一方法的流程圖8是本發(fā)明提供的裝置的示意圖9是本發(fā)明提供的另一裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位方法及裝置，該方法包 括選擇兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；確定所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn) 與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與 傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這 兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。本發(fā)明還 提供了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位裝置。通過(guò)本發(fā)明，消除了距離待 定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值對(duì)定位精度的影響，能夠在復(fù)雜環(huán)境中更 為準(zhǔn)確地描述接收能量與距離之間的關(guān)系，同時(shí)考慮了待定位目標(biāo)與參考節(jié)點(diǎn) 的距離對(duì)定位精度的影響，使得定位性能得到提高。
本發(fā)明實(shí)施例包括參考節(jié)點(diǎn)和待定位目標(biāo)，其中，參考節(jié)點(diǎn)位置已知，是事先布置在網(wǎng)絡(luò)中的，用來(lái)接收待定位目標(biāo)發(fā)射的信號(hào)，并計(jì)算信號(hào)的強(qiáng)度， 將其傳回控制中心；待定位目標(biāo)指需要確定位置的事件或網(wǎng)絡(luò)中未知位置的節(jié)
點(diǎn)，這里的事件是指網(wǎng)絡(luò)外可發(fā)射無(wú)線信號(hào)的信號(hào)源，這些待定位目標(biāo)以一定 的功率發(fā)送無(wú)線信號(hào)?？刂浦行母鶕?jù)接收信號(hào)強(qiáng)度，運(yùn)用無(wú)線信號(hào)損耗;漠型計(jì) 算待定位目標(biāo)與各參考節(jié)點(diǎn)之間的距離，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)待定位目標(biāo)的定位。
由于無(wú)線信號(hào)在傳播過(guò)程中的損耗與溫度、濕度等自然環(huán)境有關(guān)，而且還 會(huì)由于反射、衍射等因素而造成多經(jīng)衰落，使得完全準(zhǔn)確地估計(jì)公式(1)中 的P(do)這個(gè)參數(shù)很困難，因此準(zhǔn)確刻畫無(wú)線信號(hào)能量與傳播距離之間的關(guān)系 成為一個(gè)技術(shù)上的難題。但是如果能夠通過(guò)減少公式(1)中隨環(huán)境變化的參 數(shù)使衰減模型得到簡(jiǎn)化，就會(huì)使定位的性能得提高。本發(fā)明實(shí)施例就是vMv這個(gè) 角度出發(fā)，對(duì)衰減模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立基于能量差的一維定位模型，同時(shí)考慮 待定位目標(biāo)與參考節(jié)點(diǎn)的距離遠(yuǎn)近關(guān)系對(duì)定位性能的影響，以期進(jìn)一步提高定 位性能。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的節(jié)點(diǎn)定位方法進(jìn)行詳細(xì)地描述。
本發(fā)明實(shí)施例針對(duì)煤礦、地鐵、公路隧道或大型建筑物的走廊等多種場(chǎng)景， 在這些場(chǎng)景中，空間一般是狹長(zhǎng)的，在該類場(chǎng)景中對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位時(shí)，往往關(guān) 心的只是長(zhǎng)度方向上的位置信息，因此可以抽象成一維的。
實(shí)施例一、參見圖1，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例所提供的本發(fā)明實(shí)施例的方法包
括以下步驟
S101:選4奪兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；
S102:確定所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；
S103:利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式， 消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待 定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
參見圖2，設(shè)參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)為i、 j,其距 離為d,參考節(jié)點(diǎn)i和j接收到待定位目標(biāo)的信號(hào)能量值分別為《和5;設(shè)待 定位目標(biāo)s與參考節(jié)點(diǎn)i和j之間的距離分別為《和《.，則兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別 對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系分別為<formula>formula see original document page 11</formula>
在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)根據(jù)實(shí)際環(huán)境按照一定的間隔布設(shè)參考節(jié)點(diǎn)，參考節(jié)點(diǎn) 接收到待定位目標(biāo)的信號(hào)能量值的大小反映了待定位目標(biāo)與該參考節(jié)點(diǎn)距離 的遠(yuǎn)近。因此，參考節(jié)點(diǎn)接收到待定位目標(biāo)的信號(hào)后，根據(jù)各參考節(jié)點(diǎn)接收到 待定位目標(biāo)信號(hào)的能量值，就可以初步確定待定位目標(biāo)是位于接收到的信號(hào)能
量值為最大和次大的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)之間。例如，參見圖3，設(shè)有參考節(jié)點(diǎn)i、 j、 k、 1，其中參考節(jié)點(diǎn)j接收的信號(hào)能量最大，參考節(jié)點(diǎn)k接收的信號(hào)能量為次 大，則可以初步確定待定位目標(biāo)s位于參考節(jié)點(diǎn)j和k之間，同時(shí)也位于參 考節(jié)點(diǎn)j和1之間，還位于參考節(jié)點(diǎn)i和k之間。
從以上所述可知，通過(guò)各參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)信號(hào)的能量值的大 小，可以判斷出對(duì)于任意兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，待定位目標(biāo)是在這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn) 所在的線段的延長(zhǎng)線上，還是在這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)所在的線段上，參見圖1。因 此，待定位目標(biāo)與兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的位置關(guān)系有兩種
<formula>formula see original document page 11</formula>
因此，聯(lián)立(4)式和(5)式可得方程組
<formula>formula see original document page 11</formula>
聯(lián)立(4 )式和(6 )式可得方程組:<formula>formula see original document page 12</formula>
這樣，從方程組(7)或(8)中就可以分別求出《和《的值，進(jìn)一步即可 確定待定位目標(biāo)的位置。
由于定位是在一維空間進(jìn)行的，因此方程組(7)、 (8)也可以分別改寫成 坐標(biāo)的形式如下<formula>formula see original document page 12</formula>
其中，和、.分別為參考節(jié)點(diǎn)i和j的坐標(biāo)值，x為4寺定位目標(biāo)的坐標(biāo) 值，因此，通過(guò)公式(9)或(10)可以直接得到待定位目標(biāo)的坐標(biāo)值。
從以上描述可以看出，本發(fā)明利用兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的能量差成功地消去了參 數(shù)P(A),使得在進(jìn)行定位計(jì)算時(shí)只需預(yù)設(shè)參數(shù)oc的值，從而降低環(huán)境因素對(duì) 定位性能的影響。
實(shí)施例 一提供的方法利用參考節(jié)點(diǎn)中的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)待定位目 標(biāo)的定位，但由于參考節(jié)點(diǎn)和待定位目標(biāo)之間的距離越近，接收信號(hào)能量與距 離之間的關(guān)系越接近實(shí)際情況，環(huán)境因素帶來(lái)的誤差越小，反之當(dāng)距離越遠(yuǎn)時(shí)， 由于出現(xiàn)障礙物等的幾率增大，多徑效應(yīng)等不利因素的影響會(huì)使關(guān)系式不夠精 確，帶來(lái)的誤差相對(duì)較大，因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，可以考慮優(yōu)先選 用距離待定位目標(biāo)近的參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，以提高定位的性能，下面對(duì)本方法 進(jìn)行詳細(xì)地描述。實(shí)施例二、參見圖4,本發(fā)明實(shí)施例所提供的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的方法包 括以下步驟
S401:選擇兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，保證兩個(gè)參考 節(jié)點(diǎn)中至少一個(gè)為接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的參考節(jié)點(diǎn)中能量值為最大或次大 的參考節(jié)點(diǎn)；
S402 — S403與S102 S103相同。
從以上所述實(shí)施例一、二可以看出，任意兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參考節(jié)點(diǎn)對(duì)均 可以確定待定位目標(biāo)的位置，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于參考節(jié)點(diǎn)數(shù)目眾多，可以 綜合利用多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)提供的信息來(lái)進(jìn)一步提高定位的性能，下面對(duì)此方法進(jìn) 行詳細(xì)地描述。
實(shí)施例三、參見圖5,本發(fā)明實(shí)施例所提供的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的方法在 實(shí)施例一提供的方法之后還包括以下步驟
S501:選擇其它參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；
這里可以任意選擇參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的數(shù)目，例如，可以再選擇一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與 已選擇的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的任意一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成另一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，這樣一共就 有兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)對(duì)參與定位估計(jì)；也可以選擇更多的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)參與定位估 計(jì)，甚至選擇所有參考節(jié)點(diǎn)組成的所有參考節(jié)點(diǎn)對(duì)都參與定位估計(jì)；
S502:確定組成其它各參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān) 系式；
S503:對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，利用組成該參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩 個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為
預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系 式，確定待定位目標(biāo)的位置；
根據(jù)各參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的不同，組成各參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的 位置關(guān)系也不同，對(duì)于不同位置關(guān)系的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，分別按照公式(10 )或(11) 來(lái)確定待定位目標(biāo)的位置；
S504:對(duì)所有參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)確定的待定位目標(biāo)的位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理，作為待定位目標(biāo)的最終位置。
與本發(fā)明實(shí)施例二所述的方法相似，在本發(fā)明實(shí)施例三中也可以將參考節(jié) 點(diǎn)與待定位目標(biāo)的距離對(duì)定位性能的影響考慮進(jìn)來(lái)，以此來(lái)進(jìn)一步提高定位的 性能，下面對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)地描述。
實(shí)施例四、參見圖6,本發(fā)明實(shí)施例提供的方法在實(shí)施例一提供的方法之 后還包括以下步驟
S601:選擇其它參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參 考節(jié)點(diǎn)對(duì)，其中至少一個(gè)為接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的能量值為最大或次大的參 考節(jié)點(diǎn)；
S6 02:確定組成其它各參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定 位目標(biāo)的位置關(guān)系式；
S603:對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，利用組成該參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩 個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為 預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系 式，確定待定位目標(biāo)的位置；
S604:對(duì)所有參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)得到的待定位目標(biāo)的位置進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)平均處理，作為待定位目標(biāo)的最終位置。
本發(fā)明實(shí)施例四所提供的方法保證了距離待定位目標(biāo)距離較近的參考節(jié) 點(diǎn)，也就是接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的能量最大和次大的參考節(jié)點(diǎn)的信息被最大 限度地利用，這就是說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例在利用參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位估計(jì)時(shí)，采耳又 了一種加權(quán)的方法，對(duì)不同的參考節(jié)點(diǎn)賦予不同的權(quán)重，接收信號(hào)能量值越大 的參考節(jié)點(diǎn)，其權(quán)重就越大，被利用的次數(shù)越多；接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的能 量值越小的參考節(jié)點(diǎn)，其權(quán)重也越小，被利用的次數(shù)越少。
在本發(fā)明實(shí)施例四中，還可以在選擇參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的時(shí)候，在保證組成該參 與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)中至少 一個(gè)為接收到待定位目標(biāo)信 號(hào)的能量值為最大或次大的參考節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，只選擇使得待定位目標(biāo)在兩個(gè)參 考節(jié)點(diǎn)所在的線段上的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，這樣只使用關(guān)系式(10)就可以完成目標(biāo) 定位的過(guò)程，能夠簡(jiǎn)化定位的步驟。下面以四個(gè)參考節(jié)點(diǎn)為例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例四提供的方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì) 的描述。
參見圖2，參考節(jié)點(diǎn)i、 j、 k、 1收到了待定位目標(biāo)的信號(hào)，設(shè)參考節(jié)點(diǎn)j 接收的信號(hào)能量《最大，參考節(jié)點(diǎn)k接收的信號(hào)能量s為次大，參見圖7，此 時(shí)對(duì)待定位目標(biāo)進(jìn)行定位的步驟包括
S701:選擇滿足條件的節(jié)點(diǎn)對(duì)，分別為j與k, j與1和k與i;
S702:對(duì)于各參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，分別利用關(guān)系式(10)確定待定位目標(biāo)的坐標(biāo) 值&、 ^2和^3;
S703:對(duì)所述坐標(biāo)值x^、 x^、 x^進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到待定位目標(biāo)的位置。
值得注意的是，本發(fā)明實(shí)施例僅針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中參考節(jié)點(diǎn)至少為兩個(gè)的情況進(jìn) 行定位，在實(shí)際應(yīng)用中由于待定位目標(biāo)發(fā)射信號(hào)弱等原因，可能使得只有一個(gè) 參考節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)，這時(shí)本發(fā)明直接將該參考節(jié)點(diǎn)的位置確定為待定位目標(biāo) 的位置。
與本發(fā)明實(shí)施例提供的方法相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)定位的裝置，參見圖8，該裝置包括
參考節(jié)點(diǎn)選擇單元U801，用于選"^奪兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參 考節(jié)點(diǎn)對(duì)；
位置關(guān)系式確定單元U802，用于確定兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置 關(guān)系式；
目標(biāo)位置確定單元U803,利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值 與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合 這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
當(dāng)選擇接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的參考節(jié)點(diǎn)中能量值為最大或次大的參考 節(jié)點(diǎn)對(duì)參與定位估計(jì)時(shí)，所述參考節(jié)點(diǎn)選擇單元U801還用于
選捧兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，使得其中至少一個(gè)為
接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的參考節(jié)點(diǎn)中能量值為最大或次大的參考節(jié)點(diǎn)。當(dāng)利用多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)對(duì)進(jìn)行定位估計(jì)時(shí)，參見圖9，該裝置還包括
統(tǒng)計(jì)單元U804,用于對(duì)所有參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)確定的待定位目 標(biāo)的位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理，確定待定位目標(biāo)的最終位置；
所述參考節(jié)點(diǎn)選擇單元U801還用于選擇其他參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)
對(duì)；
考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系；
所述目標(biāo)位置確定單元U803還用于對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn) 對(duì)，利用組成該參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離 關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考 節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
綜上所述，本發(fā)明成功地消除了參數(shù)戶^。)對(duì)定位精度的影響，能夠在復(fù) 雜環(huán)境中更為準(zhǔn)確地描述接收能量與距離之間的關(guān)系，同時(shí)考慮了待定位目標(biāo) 與參考節(jié)點(diǎn)的距離對(duì)定位精度的影響，利用了所有參考節(jié)點(diǎn)提供的信息，使得
定位性能得到提高。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的 一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 一維定位方法及裝置，
述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)， 對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍 上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位方法，其特征在于，包括選擇兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；確定所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)中至少 一個(gè)為接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的參考節(jié)點(diǎn)中能量值為最大或次大的參考節(jié)點(diǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括 選擇其它參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；確定組成其它各參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的 位置關(guān)系；對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，利用組成該參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考 節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距 離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定 待定位目標(biāo)的位置；將所有參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)確定的待定位目標(biāo)的位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平 均處理，作為待定位目標(biāo)的最終位置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對(duì)于任一參與定位估計(jì)的 參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，其中至少一個(gè)為接收到待定位目標(biāo)信號(hào)的能量值為最大或次大的 參考節(jié)點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對(duì)于任一參與定位估計(jì)的 參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，組成該參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo) 的位置關(guān)系包括待定位目標(biāo)在這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)所在的線段上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)待定位目標(biāo)在一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)所在的線段上時(shí)，利用所 述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目 標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置具體實(shí)現(xiàn)為<formula>formula see original document page 3</formula>其中A :選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；x7.:選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；《選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào)能 量值；^ :選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào) 能量值；x:待定位目標(biāo)的位置；當(dāng)待定位目標(biāo)在一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)所在的線段的延長(zhǎng)線上 時(shí)，所述利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消 去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定 位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置的具體實(shí)現(xiàn)為<formula>formula see original document page 3</formula>其中x;:選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值； 選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；《選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第一參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào)能 量值；P;:選擇的一參考節(jié)點(diǎn)對(duì)中的第二參考節(jié)點(diǎn)接收到的待定位目標(biāo)的信號(hào) 能量^f直；X:待定位目標(biāo)的位置。
7、 一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位裝置，其特征在于，包括 參考節(jié)點(diǎn)選4奪單元，用于選4奪兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；位置關(guān)系式確定單元，用于確定兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；目標(biāo)位置確定單元，利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸 距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè) 參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述參考節(jié)點(diǎn)選擇單元還 用于選^r兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，使得其中至少一個(gè)為接收到〗寺定位目標(biāo)信號(hào)的參考節(jié)點(diǎn)中能量值為最大或次大的參考節(jié)點(diǎn)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括統(tǒng)計(jì)單元，用于對(duì)所有參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)確定的待定位目標(biāo)的位 置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理，確定待定位目標(biāo)的最終位置；所述參考節(jié)點(diǎn)選擇單元還用于選擇其他參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；所述目標(biāo)位置確定單元還用于對(duì)于任一參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)，利用 組成該參考節(jié)點(diǎn)對(duì)的兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式， 消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待 定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位方法，該方法包括選擇兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)組成參與定位估計(jì)的參考節(jié)點(diǎn)對(duì)；確定所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式；利用所述兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)能量值與傳輸距離關(guān)系式，消去距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值，并結(jié)合這兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與待定位目標(biāo)的位置關(guān)系式，確定待定位目標(biāo)的位置。本發(fā)明還公開了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一維定位裝置。通過(guò)本發(fā)明，消除了距離待定位目標(biāo)為預(yù)定距離處的信號(hào)能量值對(duì)定位精度的影響，能夠在復(fù)雜環(huán)境中更為準(zhǔn)確地描述接收能量與距離之間的關(guān)系，同時(shí)考慮了待定位目標(biāo)與參考節(jié)點(diǎn)的距離對(duì)定位精度的影響，使得定位性能得到提高。
文檔編號(hào)H04W84/18GK101545964SQ20081008983
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者于宏毅, 張效義, 鷗 李, 皮興宇, 郭云飛 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)