無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的準(zhǔn)確定位是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的一個重要課題，節(jié)點間距 離的準(zhǔn)確測量是定位算法實現(xiàn)的基礎(chǔ)。根據(jù)無線通訊接收信號強度RSSI與通訊距離的關(guān) 系，利用接收信號強度RSSI，可以計算出移動節(jié)點與錨節(jié)點之間的距離，再利用三邊測量計 算法，可以計算出移動節(jié)點的位置坐標(biāo)，從而實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點的定位。
[0003] 我們研究發(fā)現(xiàn)，已有節(jié)點距離測量方法所使用計算公式的關(guān)鍵因子是預(yù)定常數(shù)， 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境發(fā)生變化時，會產(chǎn)生一系列的測量誤差。如果能夠自動修正計算公式的關(guān)鍵因 子，可以減少因環(huán)境變化而產(chǎn)生的測量誤差。鑒于已有節(jié)點距離測量方法中，很少研究自動 修正計算公式的關(guān)鍵因子來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，本發(fā)明主要解決無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境發(fā)生變化 時，通過自動修正計算公式的關(guān)鍵因子來實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法問題，目的是提供一種能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境變化的自動測量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間距離的方法。為了實現(xiàn)本目的，本發(fā)明無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離 的自動測量方法，包括以下步驟： 步驟S1 :建立ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)； 步驟S2 :錨節(jié)點周期性的廣播自己的ID和位置信息； 步驟S3 :移動節(jié)點根據(jù)設(shè)定的RSSI門限值，選擇參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點，移動節(jié) 點保存參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的RSSI平均值； 步驟S4 :建立參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的集合Gsei，將集合的元素分組； 步驟S5 :對于步驟S4所述的分組，利用接收信號強度RSSI與通訊距離的關(guān)系，計算每 個分組的測距因子肩?Ρ衰減因子刀； 步驟S6 :利用步驟S5所述測距因子義和衰減因子/7,計算錨節(jié)點與移動節(jié)點間的距離。
[0005] 本發(fā)明提供的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離自動測量方法，適應(yīng)性強，尤其在電磁場變化比 較大的無限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，能有效的抑制測量誤差。
【附圖說明】
[0006] 圖1所示為本發(fā)明無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法的流程圖。
[0007] 圖2所示為本發(fā)明步驟S4中集合的第一組3個錨節(jié)點（al、a2、a3)和移動 節(jié)點C的網(wǎng)絡(luò)示意圖。
【具體實施方式】
[0008] 如圖1所示為本發(fā)明無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法的流程圖，包括：建立 ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)，錨節(jié)點周期性的廣播自己的ID和位置信息，移動節(jié)點保存參與節(jié)點距離 計算的錨節(jié)點的RSSI平均值，建立參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的分組，計算每個分組的測 距因子義和衰減因子/7,利用測距因子義和衰減因子十算錨節(jié)點成員與移動節(jié)點間的距 離。
[0009] 各步驟的具體實施細節(jié)如下： 步驟S1 :建立ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)； 步驟S2 :錨節(jié)點周期性的廣播自己的ID和位置信息； 步驟S3 :移動節(jié)點保存參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的RSSI平均值。移動節(jié)點設(shè)定RSSI 門限值，若移動節(jié)點接收到錨節(jié)點的RSSI值高于設(shè)定的門限值，則該錨節(jié)點參與節(jié)點距離 的計算；移動節(jié)點周期性記錄錨節(jié)點的RSSI值，對同一個錨節(jié)點的RSSI值取平均值予以保 存； 步驟S4:建立參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的分組。當(dāng)移動節(jié)點記錄的參與 節(jié)點距離計算的錨節(jié)點個數(shù)等于閾值N時，不再記錄新的錨節(jié)點；根據(jù)移動節(jié)點 記錄的參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點建立集合對步驟S3保存的RSSI值 從大到小將錨節(jié)點排序，按照每3個錨節(jié)點一組的原則分組，分組后的集合為： 個數(shù)）； 步驟S5 :計算每組的測距因子J和衰減因子/7。對集合的第一組進行計算：錨節(jié) 點al接收到錨節(jié)點a2、a3的信號強度為#5X7^、錨節(jié)點al到a2、a3的距離為厶、 4,，信號強度與距離存在下列關(guān)系式：
根據(jù)上式可得錨節(jié)點al的測距因子為和衰減因子&，同理可得錨節(jié)點a2、a3的測距 因子為、毛和衰減因子馬、~第一組各錨節(jié)點成員將計算得到的測距因子和衰減因子傳輸 給移動節(jié)點，移動節(jié)點計算得出第一組的測距因子和衰減因子為：
A 分別為集合C_set中第一組錨節(jié)點的測距因子和衰減因子，用同樣的方法計算其 它各組錨節(jié)點的測距因子肩^衰減因子功 步驟S6 :利用測距因子義和衰減因子η計算錨節(jié)點與移動節(jié)點的距離。具體方法為， 對集合的任意一組錨節(jié)點，其測距因子和衰減因子分別為Αλ，該組錨節(jié)點與移動節(jié) 點間距離的計算公式為
（其中i為錨節(jié)點在該組的編號，為移動 節(jié)點保存的第i個錨節(jié)點的RSSI平均值，A λ分別為選定組的測距因子和衰減因子)。 [0010] 本發(fā)明提供的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法，主要是測量移動節(jié)點與錨節(jié) 點間的距離，首先建立參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點分組，根據(jù)錨節(jié)點之間的已知距離和每 組錨節(jié)點之間的發(fā)射接收信號強度RSSI值，計算每組的測距因子肩^衰減因子/7,由公式 計算移動節(jié)點與各組錨節(jié)點間的距離。與已有測距方法相比，本發(fā)明提供的方 法增加了對無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化的自適應(yīng)能力，降低了測距誤差，從而提高了無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 定位的精度。
【主權(quán)項】
1. 一種無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法，其特征在于，包括步驟： 步驟Sl :建立ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)； 步驟S2 :錨節(jié)點周期性的廣播自己的ID和位置信息； 步驟S3 :移動節(jié)點根據(jù)設(shè)定的RSSI門限值，選擇參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點，移動節(jié) 點保存參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的RSSI平均值； 步驟S4 :建立參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的集合Gsei，將集合的元素分組； 步驟S5 :對于步驟S4所述的分組，利用接收信號強度RSSI與通訊距離的關(guān)系，計算每 個分組的測距因子肩5P衰減因子刀； 步驟S6 :利用步驟S5所述測距因子義和衰減因子/7,計算錨節(jié)點與移動節(jié)點間的距離。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法，其特征在于，所述步驟 S4包括：當(dāng)移動節(jié)點記錄的參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點個數(shù)等于閾值N時，不再記錄新的 錨節(jié)點；根據(jù)移動節(jié)點記錄的參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點建立集合Gsei，對步驟S3保存 的RSSI值從大到小將錨節(jié)點排序，按照每3個錨節(jié)點一組的原則分組，分組后的集合為：:(其中N表示參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點 個數(shù))。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法，其特征在于，所述步驟 S5包括：對集合的第一組進行計算：錨節(jié)點al接收到錨節(jié)點a2、a3的信號強度為 必、必XT7,，錨節(jié)點al到a2、a3的距離為4,，信號強度與距離存在下列關(guān)系式：計算方程可得：根據(jù)上式可得錨節(jié)點al的測距因子為和衰減因子&，同理可得錨節(jié)點a2、a3的測距 因子4、衰減因子辦、~第一組各錨節(jié)點成員將計算得到的測距因子和衰減因子傳輸 給移動節(jié)點，移動節(jié)點計算得出第一組的測距因子和衰減因子為：λ分別為集合中第一組錨節(jié)點的測距因子和衰減因子，用同樣的方法計算其它 各組錨節(jié)點的測距因子肩^衰減因子A4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法，其特征在于，所述步驟 S6包括：對集合拍勺任意一組錨節(jié)點，其衰減因子和測距因子分別為A /7,該組錨節(jié) 點與移動節(jié)點間距離的計算公式為(6:(其中i為錨節(jié)點在該組的編號， 為移動節(jié)點保存的第i個錨節(jié)點的RSSI平均值，A 分別為選定組的測距因子和衰 減因子)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點距離的自動測量方法，包括步驟：建立ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)；錨節(jié)點周期性的廣播自己的ID和位置信息；移動節(jié)點保存參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的RSSI平均值；建立參與節(jié)點距離計算的錨節(jié)點的分組；計算每個分組的測距因子<i>A</i>和衰減因子<i>n</i>；利用測距因子<i>A</i>和衰減因子<i>n</i>計算錨節(jié)點成員與移動節(jié)點間的距離。本發(fā)明提供的方法增加了對無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化的自適應(yīng)能力，降低了測距誤差，提高了無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的精度。
【IPC分類】G01S5/06, G01S5/10, H04W84/18, H04W88/02
【公開號】CN105353344
【申請?zhí)枴緾N201510703734
【發(fā)明人】李泉溪, 趙帥鵬, 蘇百順, 張保定, 武文琪, 李若舟
【申請人】河南理工大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月27日