專利名稱：一種超寬帶無線傳感網(wǎng)中多節(jié)點協(xié)作測距的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信技術，特別涉及超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)無線通信技術，具體是一種超寬帶無線傳感網(wǎng)中多節(jié)點協(xié)作測距的方法。
背景技術：
隨著無線通信技術的發(fā)展，21世紀的世界將很快從網(wǎng)絡時代進入無線互聯(lián)時代。 新興的無線網(wǎng)絡技術，例如WiF1、WiMax> ZigBee、Ad hoc、BlueTooth和UWB等,在辦公室、 家庭、工廠、公園等方面得到了廣泛應用。
UWB無線通信技術是一種不用載波，采用小于納秒時長的不連續(xù)脈沖進行通信的一種無線通信技術。由于UWB使用小于納秒時長的超短脈沖進行通信，其信號功率被擴散在從O到數(shù)十GHz的超寬頻帶范圍內(nèi)，這種獨特的通信機制使其與目前頻域通信技術相比具有對信道衰落不敏感、發(fā)射功率低、與其它無線系統(tǒng)可以共存、多徑分辨能力強、抗干擾能力強、系統(tǒng)復雜度低、穿透能力強等優(yōu)點，因而在全球范圍內(nèi)受到廣泛關注，特別是在精確測距和定位領域有廣泛的應用前景，成為短距離、高精度無線測距和定位的首選。IEEE (美國電氣和電子工程師協(xié)會)于2007年最終通過的基于UWB的IEEE802. 15. 4a標準是第一個精確測距定位的無線物理層標準。
在傳感器網(wǎng)絡中網(wǎng)絡節(jié)點個數(shù)很多，在傳統(tǒng)的測距方法中，每個節(jié)點要想知道其他所有節(jié)點的距離必須向其他(N-1)個節(jié)點發(fā)送測距請求幀，其他(N-1)個節(jié)點再發(fā)送測距應答幀，所以完成一次全網(wǎng)的距離更新總共需要發(fā)送N* (N-1)個測距幀。為了減少在傳感器網(wǎng)絡中測距幀的數(shù)量，本發(fā)明提出了一種在超寬帶無線傳感器網(wǎng)絡中多節(jié)點協(xié)作測距的方法。發(fā)明內(nèi)容
鑒于目前超寬帶傳感器網(wǎng)絡中完成所有節(jié)點的測距需要發(fā)送大量測距幀的問題， 本發(fā)明提出了一種在超寬帶無線傳感網(wǎng)絡中多節(jié)點協(xié)作測距的方法，從而可以減少測距幀的數(shù)量、提高測距效率。
一種超寬帶無線傳感網(wǎng)中多節(jié)點協(xié)作測距的方法，包括以下步驟
I)組播發(fā)送測距幀
從第I個節(jié)點開始，按照1，2，3，……，N_1的先后順序，每個節(jié)點η (I…N_l)均以組播的形式向其所有的前驅(qū)節(jié)點(η-1、η-2、……2、I)和第一個后繼節(jié)點(η+1)發(fā)送一個測距幀；
只有當節(jié)點η (2…Ν-1)收到前驅(qū)節(jié)點η_1的測距幀后，第η個節(jié)點再延遲周轉(zhuǎn)時延Τ，才發(fā)送第η個節(jié)點的測距幀，依此類推……；
2)計算與直接后繼`的傳播時延
根據(jù)公式Tn，n+1=(Rn,n+「Sn-T)/2(l彡η彡N_l)，分別計算每個節(jié)點η (I…N_l)與第一個后繼節(jié)點(η+1)之間的傳播時延Τη，η+1 ；
其中Sn是第η個節(jié)點發(fā)送測距請求巾貞的時刻；Rn，n+1是第η個節(jié)點收到第η+1個節(jié)點發(fā)送的應答幀的時刻；
3)組播發(fā)送與第一個后繼節(jié)點之間的傳播時延
每個節(jié)點η (2…Ν-1)均向其所有前驅(qū)節(jié)點(η-1、η-2、2、1)組播發(fā)送其與第一個后繼節(jié)點η+1的傳播時延Τη，η+1 ；
4)計算與非直接后繼節(jié)點的傳播時延
根據(jù)公式
權利要求
1.一種超寬帶無線傳感網(wǎng)中多節(jié)點協(xié)作測距的方法，其特征在于，包括以下步驟 1)組播發(fā)送測距幀 從第I個節(jié)點開始，按照1，2，3，……，N-1的先后順序，每個節(jié)點η (I…N_l)均以組播的形式向其所有的前驅(qū)節(jié)點(η-1、η-2、……2、I)和第一個后繼節(jié)點(η+1)發(fā)送一個測距幀； 只有當節(jié)點η(2…Ν-1)收到前驅(qū)節(jié)點η-1的測距幀后，第η個節(jié)點再延遲周轉(zhuǎn)時延Τ，才發(fā)送第η個節(jié)點的測距幀，依此類推……； 2)計算與直接后繼的傳播時延 根據(jù)公式Tn，n+1=(Rn，n+「Sn-T)/2(l≤η≤Ν-1)，分別計算每個節(jié)點η (I…N-1)與第一個后繼節(jié)點(η+1)之間的傳播時延Τη，η+1 ； 其中Sn是第η個節(jié)點發(fā)送測距請求幀的時刻；Rn，n+1是第η個節(jié)點收到第η+1個節(jié)點發(fā)送的應答幀的時刻； 3)組播發(fā)送與第一個后繼節(jié)點之間的傳播時延 每個節(jié)點η (2…Ν-1)均向其所有前驅(qū)節(jié)點(η-1、η_2、2、I)組播發(fā)送其與第一個后繼節(jié)點η+1的傳播時延Τη，η+1 ； 4)計算與非直接后繼節(jié)點的傳播時延 根據(jù)公式
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信技術，具體是一種超寬帶無線傳感網(wǎng)中多節(jié)點協(xié)作測距的方法。主要原理是通過將測距請求幀和測距應答幀合二為一，分別廣播直接后繼節(jié)點和其他后繼節(jié)點的傳播時延，從而實現(xiàn)所有節(jié)點之間的測距，具體步驟是組播發(fā)送測距幀、計算與直接后繼的傳播時延、組播發(fā)送與第一個后繼節(jié)點之間的傳播時延、計算與非直接后繼節(jié)點的傳播時延、組播與非直接后繼節(jié)點的傳播時延。至此所有的節(jié)點均知道了其與其他N-1個節(jié)點的傳播時延，然后乘以電磁波的傳播速度，即可得到與其他所有的N-1個節(jié)點的距離。該算法可以使用較少的數(shù)據(jù)通信讓每個節(jié)點均獲得所有的其他節(jié)點的距離，可用于基于超寬帶的物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)中。
文檔編號H04W24/02GK103037416SQ20121054979
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者崔學榮, 李娟 , 張 浩, 吳春雷, 李忠偉, 張國平, 劉建航 申請人:中國石油大學(華東)