專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及無線定位領域，特別是涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法。
背景技術(shù)：
無線傳感網(wǎng)絡定位技術(shù)大致分為三類分別以接收信號強度(RSSI)測量，到達角度(AOA)測量和到達時間(TOA)測量作為基礎。在這些技術(shù)中，RSSI的定位精度較低，但是因為它結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)點無需其他外設而受到廣泛地關(guān)注。目前，基于接收信號強度(RSSI)的無線傳感器網(wǎng)絡定位算法，其原理是根據(jù)傳感器接收到的信標節(jié)點的信號的強度，計算待定位目標與信標節(jié)點之間的距離。這是因為信號強度隨距離的增加會產(chǎn)生衰減，所以可以根據(jù)信號強度計算距離。但是，當待定位目標與信標節(jié)點之間的距離較遠時，RSSI的定位精度會顯著下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法，能夠具有較高的定位精度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法，包括獲取待定位目標接收到的信標節(jié)點發(fā)送的無線信號的信號強度；根據(jù)所述信號強度確定待定位目標與信標節(jié)點之間的估算距離；判斷最小的估算距離是否大于預設距離；如果是，則根據(jù)待定位目標的運動軌跡，對待定位目標的當前位置進行推算；否則，根據(jù)待定位目標的運動軌跡與待定位目標接收到的信號強度，對待定位目標的當前位置進行聯(lián)合定位。優(yōu)選的，所述對待定位目標的當前位置進行推算包括獲取待定位目標的初始狀態(tài)信息；所述初始狀態(tài)信息包括位置信息、速度和加速度 目息;根據(jù)所述初始狀態(tài)信息以及待定位目標的運動時間，計算所述待定位目標當前的
位置信息。優(yōu)選的，根據(jù)待定位目標的運動軌跡與待定位目標接收到的信號強度，對待定位目標的當前位置進行聯(lián)合定位，包括根據(jù)待定位目標的運動軌跡，推算得到待定位目標的位置信息P (sensor)；根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到待定位目標的位置信息P(RSSI)；根據(jù)公式P= & O: “一·計算待定位目標的精確位置；
，其中，α ,為根據(jù)待定位目標的運動軌跡，推算得到的待定位目標的位置信息的權(quán)重，α2為根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到的待定位目標的位置信息的權(quán)重；Ρ為待定位目標的精確位置。優(yōu)選的，所述根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到待定位目標的位置信息，還包括利用信標節(jié)點定期對環(huán)境參數(shù)進行檢測并更新；所述環(huán)境參數(shù)為公式P = P0-IOrlg(d*d0) + ξ中的r ;其中，Pci為距信標節(jié)點Cltl處的信號強度；d為信標節(jié)點和待定位目標之間的距離；r為環(huán)境參數(shù)；ξ為均值為O的高斯分布隨機噪聲,其標準差范圍為4 10。優(yōu)選的，還包括當所述估算距離由大于預設距離變?yōu)樾∮陬A設距離時，采用根據(jù)待定位目標接收到的信號強度計算得到的待定位目標的位置信息，更新待定位目標的初始狀態(tài)信息中的位
置信息。一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)，包括信號強度獲取單元，用于獲取待定位目標接收到的信標節(jié)點發(fā)送的無線信號的信號強度；距離估算單元，用于根據(jù)所述信號強度確定待定位目標與信標節(jié)點之間的估算距離；距離判斷單元，用于判斷最小的估算距離是否大于預設距離；運動軌跡推算定位單元，用于根據(jù)待定位目標的運動軌跡，對待定位目標的當前位置進行推算；聯(lián)合定位單元，用于根據(jù)待定位目標的運動軌跡與待定位目標接收到的信號強度，對待定位目標的當前位置進行聯(lián)合定位。優(yōu)選的，所述運動軌跡推算定位單元包括初始狀態(tài)信息獲取子單元，用于獲取待定位目標的初始狀態(tài)信息；所述初始狀態(tài)信息包括位置信息、速度和加速度信息；當前位置計算子單元，用于根據(jù)所述初始狀態(tài)信息以及待定位目標的運動時間，計算所述待定位目標當前的位置信息。優(yōu)選的，所述聯(lián)合定位單元包括第一計算子單元，用于根據(jù)待定位目標的運動軌跡，推算得到待定位目標的位置信息 P (sensor)；第二計算子單元，用于根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到待定位目標的位置信息P (RSSI)；位置計算子單元，用于根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法，其特征在于，包括 獲取待定位目標接收到的信標節(jié)點發(fā)送的無線信號的信號強度； 根據(jù)所述信號強度確定待定位目標與信標節(jié)點之間的估算距離； 判斷最小的估算距離是否大于預設距離； 如果是，則根據(jù)待定位目標的運動軌跡，對待定位目標的當前位置進行推算； 否則，根據(jù)待定位目標的運動軌跡與待定位目標接收到的信號強度，對待定位目標的當前位置進行聯(lián)合定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述對待定位目標的當前位置進行推算包括 獲取待定位目標的初始狀態(tài)信息；所述初始狀態(tài)信息包括位置信息、速度和加速度信息； 根據(jù)所述初始狀態(tài)信息以及待定位目標的運動時間，計算所述待定位目標當前的位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)待定位目標的運動軌跡與待定位目標接收到的信號強度，對待定位目標的當前位置進行聯(lián)合定位，包括 根據(jù)待定位目標的運動軌跡，推算得到待定位目標的位置信息P (sensor)； 根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到待定位目標的位置信息P (RSSI)； 根據(jù)公式
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到待定位目標的位置信息，還包括 利用信標節(jié)點定期對環(huán)境參數(shù)進行檢測并更新； 所述環(huán)境參數(shù)為:公式P = P0-IOrlg (d*d0) + ξ中的r ; 其中，P0為距信標節(jié)點屯處的信號強度；d為信標節(jié)點和待定位目標之間的距離；r為環(huán)境參數(shù)；ξ為均值為O的高斯分布隨機噪聲，其標準差范圍為4 10。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括 當所述估算距離由大于預設距離變?yōu)樾∮陬A設距離時，采用根據(jù)待定位目標接收到的信號強度計算得到的待定位目標的位置信息，更新待定位目標的初始狀態(tài)信息中的位置信肩、O
6.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)，其特征在于，包括 信號強度獲取單元，用于獲取待定位目標接收到的信標節(jié)點發(fā)送的無線信號的信號強度； 距離估算單元，用于根據(jù)所述信號強度確定待定位目標與信標節(jié)點之間的估算距離； 距離判斷單元，用于判斷最小的估算距離是否大于預設距離； 運動軌跡推算定位單元，用于根據(jù)待定位目標的運動軌跡，對待定位目標的當前位置進行推算；聯(lián)合定位單元，用于根據(jù)待定位目標的運動軌跡與待定位目標接收到的信號強度，對待定位目標的當前位置進行聯(lián)合定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運動軌跡推算定位單元包括 初始狀態(tài)信息獲取子單元，用于獲取待定位目標的初始狀態(tài)信息；所述初始狀態(tài)信息包括位置信息、速度和加速度信息； 當前位置計算子單元，用于根據(jù)所述初始狀態(tài)信息以及待定位目標的運動時間，計算所述待定位目標當前的位置信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)合定位單元包括 第一計算子單元，用于根據(jù)待定位目標的運動軌跡，推算得到待定位目標的位置信息P(sensor)； 第二計算子單元，用于根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到待定位目標的位置信息P (RSSI)； 位置計算子單元，用于根據(jù)公式P=計算待定位目標的精確位，置； 其中，a i為根據(jù)待定位目標的運動軌跡，推算得到的待定位目標的位置信息的權(quán)重，α 2為根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到的待定位目標的位置信息的權(quán)重；Ρ為待定位目標的精確位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計算子單元還包括 位置信息更新子單元，用于當所述估算距離由大于預設距離變?yōu)樾∮陬A設距離時，采用根據(jù)待定位目標接收到的信號強度，計算得到的待定位目標的位置信息，更新待定位目標的初始狀態(tài)信息中的位置信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二計算子單元還包括 環(huán)境參數(shù)更新子單元，用于利用信標節(jié)點定期對環(huán)境參數(shù)進行檢測并更新； 所述環(huán)境參數(shù)為:公式P = P0-IOrlg (d*d0) + ξ中的r ; 其中，P0為距信標節(jié)點屯處的信號強度；d為信標節(jié)點和待定位目標之間的距離；r為環(huán)境參數(shù)；ξ為均值為O的高斯分布隨機噪聲，其標準差范圍為4 10。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法，包括獲取待定位目標接收到的信標節(jié)點發(fā)送的無線信號的信號強度；根據(jù)所述信號強度確定待定位目標與信標節(jié)點之間的估算距離；判斷最小的估算距離是否大于預設距離；如果是，則根據(jù)待定位目標的運動軌跡，對待定位目標的當前位置進行推算；否則，根據(jù)待定位目標的運動軌跡與待定位目標接收到的信號強度，對待定位目標的當前位置進行聯(lián)合定位。本發(fā)明還公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)。采用本發(fā)明所公開的方法或系統(tǒng)，能夠提高定位精度，并且擴大基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法的適用范圍。
文檔編號H04W84/18GK102958153SQ20111024812
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者沈杰, 許小峰, 劉海濤 申請人:無錫天銳科技發(fā)展有限公司