專利名稱：基于rssi校正的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心定位算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于RSSI的定位技術(shù)，屬于無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，簡(jiǎn)稱WSN)是指由部署在監(jiān)測(cè)區(qū) 域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(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 [1_2]。它在民用、軍事、工業(yè)以及其它的一些商業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。節(jié)點(diǎn)定位技術(shù) 作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本應(yīng)用有重要作用，也 是目標(biāo)監(jiān)測(cè)和追蹤等的基礎(chǔ)。目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法主要分兩大類基于測(cè)距(Range-based)的 定位算法和無(wú)需測(cè)距(Range-free)的定位算法。基于測(cè)距定位算法通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的 距離或角度信息，使用三邊測(cè)量、三角測(cè)量或最大似然估計(jì)定位法計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置。常用 的測(cè)距技術(shù)有 RSSI (Received signal strength indication), TOA (Time of arrival), TDOA(Timedifference of arrival)和AOA (Angle of arrival)；無(wú)需測(cè)距定位算法則不需 要距離和角度信息，算法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連通性等信息來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)定位。相比之下，基于距離的定 位算法測(cè)量精度較高，距離無(wú)關(guān)的定位算法對(duì)硬件要求較低。反射、多徑傳播、非視距、天線增益等問(wèn)題都會(huì)對(duì)相同距離產(chǎn)生顯著的傳播損耗。 接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI的定位方法，是在已知發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)接收節(jié)點(diǎn)收 到的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算出信號(hào)的傳播損耗，再利用理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯鬏敁p耗轉(zhuǎn)化為距離，最 后計(jì)算節(jié)點(diǎn)的位置。因?yàn)槔碚摵徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓罍y(cè)性質(zhì)，故而RSSI具有較大定位誤差，如何 提高基于RSSI的定位精度是一個(gè)比較有意義的問(wèn)題。目前，對(duì)RSSI的研究主要有兩個(gè)方面。一是改良傳輸損耗模型，建立更符合實(shí)際 環(huán)境的數(shù)學(xué)模型；二是，結(jié)合各種測(cè)量算法，減小傳輸損耗模型帶來(lái)的誤差?！兑环N基于RSSI 相似度的室內(nèi)定位算法》(傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2009. 2，Vol. 22 =265-268)研究了實(shí)際環(huán)境中節(jié) 點(diǎn)的RSSI特性，提出了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)在空間環(huán)境上的RSSI相似度概念，采用RSSI相似 度作為權(quán)重因子，改進(jìn)了加權(quán)質(zhì)心算法?！兑环N基于RSSI校驗(yàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位 算法》(小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2009. l,Vol. 30 :60-6 在過(guò)去權(quán)質(zhì)心算法的研究基礎(chǔ)上，提 出了基于RSSI校驗(yàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法，利用固定節(jié)點(diǎn)之間的距離和RSSI值 來(lái)校正移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與每個(gè)固定節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)值，從而提高了算法的定位精度，尤其在平均定 位誤差方面改進(jìn)了大約25%。《基于RSSI的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)加權(quán)質(zhì)心定位算法》(武漢理 工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版)，2006.4,30( =265-268)提出一種加權(quán)質(zhì)心定位算法， 節(jié)點(diǎn)到信號(hào)源的距離越近，由RSSI值的偏差產(chǎn)生的絕對(duì)距離誤差越小，影響力越大。影響 力越大的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)位置有更大的決定權(quán)。其采用優(yōu)選信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的方式，根據(jù)信標(biāo)節(jié) 點(diǎn)對(duì)未知節(jié)點(diǎn)的不同影響力確定加權(quán)因子，以此來(lái)提高定位精度?！痘赗SSI的測(cè)距差分
3修正定位算法》(傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2008. 7, Vol. 21 =1248-1250)以三邊定位算法為基礎(chǔ)，定義 了個(gè)體差異差分系數(shù)、距離差分系數(shù)和距離差分定位方程，把離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn) 作為參考節(jié)點(diǎn)對(duì)基于RSSI的測(cè)距進(jìn)行差分修正，并將差分法和質(zhì)心法相結(jié)合提出了一種 測(cè)距差分修正定位算法，定位誤差可小于2. 5m?，F(xiàn)今主要存在3種無(wú)線信號(hào)傳播模型=Free-Space模型，Two-Ray Ground Reflection模型和amdowing模型。前兩個(gè)模型都認(rèn)為接收信號(hào)的能量是距離的一個(gè)確定 函數(shù)，即信號(hào)傳輸模型都是一個(gè)理想圓。實(shí)際環(huán)境中由于多路徑反射，障礙物阻隔等原因信 號(hào)傳輸往往是各向異性的。因此綜合性的Siadowing模型在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用更加廣 泛。Shadowing模型由兩部分組成，第一個(gè)部分是I^ass Loss模型。β為路徑損耗系 數(shù)，范圍在2至6之間，障礙物越多，相對(duì)的β值越大。它能夠預(yù)測(cè)出當(dāng)距離為d時(shí)接收到 的平均能量，表示為已(d)。使用了一個(gè)接近中心的距離Cltl作為參考，Pr (d)相對(duì)于PJdtl) 的計(jì)算如下
權(quán)利要求
1. 一種基于RSSI校正的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心定位算法，其特征在于，包括以下步驟(1)錨節(jié)點(diǎn)周期性向周圍廣播信息，信息中包括自身節(jié)點(diǎn)ID及坐標(biāo)，普通節(jié)點(diǎn)收到該 信息后對(duì)同一錨節(jié)點(diǎn)的RSSI取均值；(2)當(dāng)普通節(jié)點(diǎn)收集到η個(gè)錨節(jié)點(diǎn)信息時(shí)不再接收新信息，其中3< η < 100，普通節(jié) 點(diǎn)根據(jù)RSSI從強(qiáng)到弱對(duì)錨節(jié)點(diǎn)排序，并建立RSSI值與節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)距離的映射；(3)選取RSSI值在-93dbm^ RSSI ^ -113dbm的錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自身定位計(jì)算；(4)對(duì)求出的未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)集合取平均，得到未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于RSSI校正的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心定位算法，包括以下步驟(1)錨節(jié)點(diǎn)周期性向周圍廣播信息，信息中包括自身節(jié)點(diǎn)ID及坐標(biāo)，普通節(jié)點(diǎn)收到該信息后對(duì)同一錨節(jié)點(diǎn)的RSSI取均值；(2)當(dāng)普通節(jié)點(diǎn)收集到n個(gè)錨節(jié)點(diǎn)信息時(shí)不再接收新信息，其中3＜n≤100，普通節(jié)點(diǎn)根據(jù)RSSI從強(qiáng)到弱對(duì)錨節(jié)點(diǎn)排序，并建立RSSI值與節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)距離的映射；(3)選取RSSI值在-93dbm≤RSSI≤-113dbm的錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自身定位計(jì)算；(4)對(duì)求出的未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)集合取平均，得到未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。本發(fā)明通過(guò)校正RSSI測(cè)距技術(shù)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間點(diǎn)到點(diǎn)的距離，采用三角形質(zhì)心算法進(jìn)行定位，減小RSSI的測(cè)量誤差，與基于RSSI的三角形質(zhì)心定位算法相比，極大提高了定位精度。
文檔編號(hào)H04W64/00GK102123495SQ20111000648
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者張中華, 陳滌 申請(qǐng)人:山東大學(xué)