基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，包括：建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型；移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)對(duì)其通信范圍內(nèi)建立連接的未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位；移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖；建立動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。實(shí)施上述方法的裝置包括用于建立靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊；用于獲取未知節(jié)點(diǎn)位置信息的未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊；用于繪制區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)位置分布圖的節(jié)點(diǎn)位置分布圖繪制模塊；用于建立動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊。本發(fā)明通過(guò)給出的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)的位置坐標(biāo)，有效提高定位精度，降低節(jié)點(diǎn)能量損耗。
【專利說(shuō)明】基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，尤其是一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者越來(lái)越多的關(guān)注；定位技術(shù)作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要支撐技術(shù)，成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)大多借助于錨節(jié)點(diǎn)；在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中自身具有定位功能，能獲得自身位置的節(jié)點(diǎn)稱為錨節(jié)點(diǎn)或者信標(biāo)節(jié)點(diǎn)；借助于錨節(jié)點(diǎn)而獲得自身位置的節(jié)點(diǎn)稱為未知節(jié)點(diǎn)或者普通節(jié)點(diǎn)。由于無(wú)線傳感器中的節(jié)點(diǎn)能量受限，如何減少未知節(jié)點(diǎn)的能耗成為設(shè)計(jì)定位算法的關(guān)鍵；錨節(jié)點(diǎn)的定位一般借助于GPS等模塊，借助于“三邊定位技術(shù)”等定位方法為整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供定位服務(wù)，則需要大量的錨節(jié)點(diǎn)，成本較高，這與無(wú)線傳感器最初的設(shè)計(jì)理念不符；為了降低成本，學(xué)術(shù)界近幾年提出了移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的理念，但在移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的路徑規(guī)劃、節(jié)點(diǎn)能耗等方面存在很多問(wèn)題。
[0004]在申請(qǐng)?zhí)枮?01210225599.X的中國(guó)發(fā)明專利中，公開了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集中式定位方法，在第[0044]段中記載:通過(guò)估算未知節(jié)點(diǎn)的方向角和利用基于到達(dá)時(shí)間差的TDOA測(cè)距方法估算與未知節(jié)點(diǎn)的距離來(lái)確定未知節(jié)點(diǎn)的位置信肩、O
[0005]這必然要求移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)能夠發(fā)送兩種信號(hào)射頻信號(hào)和超聲波信號(hào)以及帶有可旋轉(zhuǎn)的向天線陣列同時(shí)帶有GPS模塊等硬件設(shè)備，這大大提高了移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的成本同時(shí)定位誤差較大。
[0006]在申請(qǐng)?zhí)枮?01110144528.2的中國(guó)發(fā)明專利中，公開了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中不規(guī)則傳輸模型下的節(jié)點(diǎn)定位方法，在第[0033]段中記載:未知節(jié)點(diǎn)不斷監(jiān)聽接收信標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息，以及當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)接收到移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)廣播的三個(gè)信息包后，若該三個(gè)信息包的位置組成正三角形，則通過(guò)三邊測(cè)量法，獲得未知節(jié)點(diǎn)的位置信息。同時(shí)，在第[0043]段中記載:未知節(jié)點(diǎn)能夠接受到四組呈正三角形(AACI，ABHJ, ADFK, AEGL)的錨節(jié)點(diǎn)信息。
[0007]這要求未知節(jié)點(diǎn)一直監(jiān)聽，即非休眠狀態(tài)，這對(duì)未知節(jié)點(diǎn)能量消耗很大；未知節(jié)點(diǎn)將先后收到12個(gè)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位信息才能組成4個(gè)正三角形，這增加了未知節(jié)點(diǎn)計(jì)算能量消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)上述問(wèn)題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法及裝置，通過(guò)給出的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)的位置坐標(biāo)，有效提高定位精度，降低了節(jié)點(diǎn)的能量損耗。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，包括以下步驟:[0010]建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型；
[0011]移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)對(duì)其通信范圍內(nèi)建立連接關(guān)系的未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位；
[0012]移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖；
[0013]移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)繪制的位置分布圖，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
[0014]上述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其中，上述方法的具體步驟如下:
[0015]S1、根據(jù)每個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的形狀及定位誤差，計(jì)算移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的要經(jīng)過(guò)的采集點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)定靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型；
[0016]S2、移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)，以獲取在通信范圍內(nèi)與其建立連接的未知節(jié)點(diǎn)的位置信息；
[0017]S3、移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型移動(dòng)一個(gè)周期后，完成了對(duì)整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的定位，根據(jù)其接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖；
[0018]S4、移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)繪制的區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖，對(duì)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行調(diào)整，以建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
[0019]上述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其中，在步驟SI中包括以下子步驟:
[0020]設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑為R、通信范圍為以節(jié)點(diǎn)為圓心，以R為半徑的圓形區(qū)域，利用蜂窩覆蓋原理，將移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信范圍等效成半徑為R的內(nèi)六邊形，通信范圍內(nèi)的采集點(diǎn)呈均勻分布，任意相鄰的兩個(gè)采集點(diǎn)間距為R，任意相鄰三個(gè)的采集點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形；
[0021]建立為長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為W的矩形區(qū)域,設(shè)定區(qū)域的起點(diǎn)處為其中一個(gè)采集點(diǎn)坐標(biāo)為(X。，Yo)，建立二維坐標(biāo)系，從而計(jì)算得到每個(gè)采集點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0022]根據(jù)采集點(diǎn)的坐標(biāo)，確定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的最小移動(dòng)周期；
[0023]設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則。
[0024]上述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其中，在步驟S2中，包括以下兩種情況:
[0025]情況a、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)帶有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值定位信息，未知節(jié)點(diǎn)先后接收到移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在三個(gè)采集點(diǎn)位置處的定位信息，驗(yàn)證接收到的三個(gè)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值是否構(gòu)成等邊三角形，若滿足，則利用三邊定位方法，計(jì)算出位置，實(shí)現(xiàn)了未知節(jié)點(diǎn)的精確定位，同時(shí)未知節(jié)點(diǎn)在計(jì)算出位置信息后，將位置信息發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)；
[0026]情況b、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)不具有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)所在位置處得采集點(diǎn)的坐標(biāo)值等定位信息，未知節(jié)點(diǎn)先后接收到移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在三個(gè)采集點(diǎn)位置處的定位信息，驗(yàn)證接收到的三個(gè)采集點(diǎn)的坐標(biāo)值是否構(gòu)成等邊三角形，若滿足，則利用三邊定位方法，計(jì)算出位置，實(shí)現(xiàn)了未知節(jié)點(diǎn)的相對(duì)定位，同時(shí)未知節(jié)點(diǎn)在計(jì)算出位置信息后，將位置信息發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)。[0027]上述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其中，未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)提供的位置信息進(jìn)行定位，當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)接收到移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位信息時(shí)，根據(jù)此坐標(biāo)值和利用基于信號(hào)強(qiáng)度的方法(RSSI)計(jì)算與采集點(diǎn)的距離。
[0028]上述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其中，移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行通信，只有移動(dòng)到采集點(diǎn)時(shí)廣播包含移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息或包含采集點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息。
[0029]本發(fā)明同時(shí)提供一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位裝置，其特征在于，包括:
[0030]靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊，用于根據(jù)每個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的形狀及定位誤差，計(jì)算移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的要經(jīng)過(guò)的采集點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)定靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型；
[0031]未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊，用于當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，獲取在通信范圍內(nèi)與其建立連接的未知節(jié)點(diǎn)的位置信息；
[0032]節(jié)點(diǎn)位置分布圖繪制模塊，用于在移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖；
[0033]動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊，用于根據(jù)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)繪制的區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖，對(duì)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
[0034]上述的裝置，其中，在所述靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊中包括以下步驟:
[0035]設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑為R、通信范圍為以節(jié)點(diǎn)為圓心，以R為半徑的圓形區(qū)域，利用蜂窩覆蓋原理，將移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信范圍等效成半徑為R的內(nèi)六邊形，通信范圍內(nèi)的采集點(diǎn)呈均勻分布，任意相鄰的兩個(gè)采集點(diǎn)間距為R，任意相鄰三個(gè)的采集點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形；
[0036]建立為長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為W的矩形區(qū)域,設(shè)定區(qū)域的起點(diǎn)處為其中一個(gè)采集點(diǎn)坐標(biāo)為(X。，Y0)，建立二維坐標(biāo)系，從而計(jì)算得到每個(gè)采集點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0037]根據(jù)采集點(diǎn)的坐標(biāo)，確定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的最小移動(dòng)周期；
[0038]設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則。
[0039]上述的裝置，其中，在所述未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊中，包括位置信息廣播模塊、定位信息接收模塊、驗(yàn)證模塊、位置信息計(jì)算模塊與位置信息發(fā)送模塊，其中，
[0040]所述位置信息廣播模塊，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到采集點(diǎn)時(shí)，廣播包含移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息或包含采集點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息；
[0041]所述定位信息接收模塊，用于接收移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位信息；
[0042]所述驗(yàn)證模塊，未知節(jié)點(diǎn)先后獲取到三個(gè)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位信息，驗(yàn)證接收到的三個(gè)坐標(biāo)值是否構(gòu)成等邊三角形；
[0043]所述位置信息計(jì)算模塊，未知節(jié)點(diǎn)當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)驗(yàn)證通過(guò)后的三個(gè)定位信息，利用三邊定位方法，計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)自身的位置；
[0044]所述位置信息發(fā)送模塊，用于計(jì)算得出的未知節(jié)點(diǎn)自身的位置發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)。
[0045]上述的裝置，其中，所述未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊在實(shí)施過(guò)程中，分為以下兩種情況:
[0046]情況a、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)帶有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型移動(dòng)到采集點(diǎn)位置時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值等定位信息，所述未知節(jié)點(diǎn)通過(guò)定位信息接收模塊、驗(yàn)證模塊、位置信息計(jì)算模塊得到精確的位置信息，通過(guò)位置信息發(fā)送模塊將此信息發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)；
[0047]情況b、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)不具有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型移動(dòng)到采集點(diǎn)位置時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)所在位置處的采集點(diǎn)的坐標(biāo)值等定位信息，所述未知節(jié)點(diǎn)通過(guò)定位信息接收模塊、驗(yàn)證模塊、位置信息計(jì)算模塊得到相對(duì)的位置信息，通過(guò)位置信息發(fā)送模塊將此信息發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)。
[0048]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0049]本發(fā)明不需要在移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)上增加額外的硬件設(shè)備，降低了錨節(jié)點(diǎn)的成本；
[0050]本發(fā)明通過(guò)給出的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)的位置坐標(biāo)，有效提高定位精度，降低節(jié)點(diǎn)能量損耗；
[0051]在本發(fā)明中，未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算兩者間的距離，打破了未知節(jié)點(diǎn)利用移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)間與自身接收時(shí)間差來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的距離，要求未知節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)間嚴(yán)格的時(shí)間同步的局限；
[0052]本發(fā)明可計(jì)算出移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)要經(jīng)過(guò)的采集點(diǎn)的坐標(biāo),并給出錨節(jié)點(diǎn)靜態(tài)移動(dòng)軌跡規(guī)劃原則，即移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)再滿足此原則條件下，可自由移動(dòng)；
[0053]本發(fā)明中的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整移動(dòng)軌跡，以提供定位效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】`
[0054]圖1為本發(fā)明中方法部分的流程圖；
[0055]圖2為是本發(fā)明中移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中采集節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)圖；
[0056]圖3為本發(fā)明中移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的廣播區(qū)域分區(qū)圖；
[0057]圖4為本發(fā)明中所采用的三邊定位方法的原理圖；
[0058]圖5為本發(fā)明中裝置部分的結(jié)構(gòu)框圖；
[0059]圖6為圖5中未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊的實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖。
[0060]主要元件符號(hào)說(shuō)明如下:
[0061]1-靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊2-未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊
[0062]3-節(jié)點(diǎn)位置分布圖繪制模塊 4-動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊
[0063]21-位置信息廣播模塊22-定位信息接收模塊
[0064]23-驗(yàn)證模塊24-位置信息計(jì)算模塊
[0065]25-位置信息發(fā)送模塊
【具體實(shí)施方式】
[0066]本發(fā)明提供一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，包括以下步驟:
[0067]建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型；[0068]移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)對(duì)其通信范圍內(nèi)建立連接關(guān)系的未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位；
[0069]移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖；
[0070]移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)繪制的位置分布圖，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
[0071]如圖1至圖3所示，上述方法的具體步驟如下:
[0072]S1、根據(jù)每個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的形狀及定位誤差，計(jì)算移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的要經(jīng)過(guò)的采集點(diǎn)坐標(biāo)，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
[0073]其中，在步驟SI中包括以下子步驟:
[0074]S10、設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑為R、通信范圍為以節(jié)點(diǎn)為圓心，以R為半徑的圓形區(qū)域，利用蜂窩覆蓋原理，將移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信范圍等效成半徑為R的內(nèi)六邊形，通信范圍內(nèi)的采集點(diǎn)呈均勻分布，任意相鄰的兩個(gè)采集點(diǎn)間距為R，任意相鄰三個(gè)的采集點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形。
[0075]S11、建立為長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為W的矩形區(qū)域,設(shè)區(qū)域的起點(diǎn)處為其中一個(gè)采集點(diǎn)坐標(biāo)為(x0, y0)，建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡需要經(jīng)過(guò)的采集點(diǎn)坐標(biāo)。
[0076]假設(shè)整個(gè)區(qū)域內(nèi)有m行η列個(gè)采集點(diǎn)，同時(shí)為了滿足移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)對(duì)區(qū)域內(nèi)任意位置進(jìn)行三次覆蓋，進(jìn)行一下分類討論:
[0077]設(shè)采集點(diǎn)mn表示的m行第η列的采集點(diǎn)的坐標(biāo)(am，an)。
[0078]采集點(diǎn)11的坐標(biāo)為(X。，y0)；
[0079]采集點(diǎn)12的坐標(biāo)為(R+x。，y0)；
[0080]采集點(diǎn)13的坐標(biāo)為(2R+X。，y0)
[0081]采集點(diǎn)21的坐標(biāo)為
【權(quán)利要求】
1.一種基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，包括以下步驟: 建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型； 移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)對(duì)其通信范圍內(nèi)建立連接關(guān)系的未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位； 移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖； 移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)繪制的位置分布圖，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其特征在于，上述方法的具體步驟如下: 51、根據(jù)每個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的形狀及定位誤差，計(jì)算移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的要經(jīng)過(guò)的采集點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)定靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型； 52、移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)，以獲取在通信范圍內(nèi)與其建立連接的未知節(jié)點(diǎn)的位置信息； 53、移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型移動(dòng)一個(gè)周期后，完成了對(duì)整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的定位，根據(jù)其接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖； 54、移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)繪制的區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖，對(duì)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行調(diào)整，以建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其特征在于，在步驟SI中包括以下子步驟: 設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑為R、通信范圍為以節(jié)點(diǎn)為圓心，以R為半徑的圓形區(qū)域，利用蜂窩覆蓋原理，將移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信范圍等效成半徑為R的內(nèi)六邊形，通信范圍內(nèi)的采集點(diǎn)呈均勻分布，任意相鄰的兩個(gè)采集點(diǎn)間距為R，任意相鄰三個(gè)的采集點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形； 建立為長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為W的矩形區(qū)域，設(shè)定區(qū)域的起點(diǎn)處為其中一個(gè)采集點(diǎn)坐標(biāo)為(X。，y0)，建立二維坐標(biāo)系，從而計(jì)算得到每個(gè)采集點(diǎn)的坐標(biāo)； 根據(jù)采集點(diǎn)的坐標(biāo)，確定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的最小移動(dòng)周期； 設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其特征在于，在步驟S2中，包括以下兩種情況: 情況a、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)帶有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值定位信息，未知節(jié)點(diǎn)先后接收到移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在三個(gè)采集點(diǎn)位置處的定位信息，驗(yàn)證接收到的三個(gè)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值是否構(gòu)成等邊三角形，若滿足，則利用三邊定位方法，計(jì)算出位置，實(shí)現(xiàn)了未知節(jié)點(diǎn)的精確定位，同時(shí)未知節(jié)點(diǎn)在計(jì)算出位置信息后，將位置信息發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)； 情況b、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)不具有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)所在位置處得采集點(diǎn)的坐標(biāo)值等定位信息，未知節(jié)點(diǎn)先后接收到移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在三個(gè)采集點(diǎn)位置處的定位信息，驗(yàn)證接收到的三個(gè)采集點(diǎn)的坐標(biāo)值是否構(gòu)成等邊三角形，若滿足，則利用三邊定位方法，計(jì)算出位置，實(shí)現(xiàn)了未知節(jié)點(diǎn)的相對(duì)定位，同時(shí)未知節(jié)點(diǎn)在計(jì)算出位置信息后，將位置信息發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其特征在于，未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)提供的位置信息進(jìn)行定位，當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)接收到移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位信息時(shí)，根據(jù)此坐標(biāo)值和利用基于信號(hào)強(qiáng)度的方法(RSSI)計(jì)算與采集點(diǎn)的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其特征在于，移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行通信，只有移動(dòng)到采集點(diǎn)時(shí)廣播包含移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息或包含采集點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息。
7.實(shí)施權(quán)利要求2中所述方法的裝置，其特征在于，包括: 靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊，用于根據(jù)每個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域的形狀及定位誤差，計(jì)算移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的要經(jīng)過(guò)的采集點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)定靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則，建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型； 未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊，用于當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，獲取在通信范圍內(nèi)與其建立連接的未知節(jié)點(diǎn)的位置信息； 節(jié)點(diǎn)位置分布圖繪制模塊，用于在移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的通信范圍的全部未知節(jié)點(diǎn)位置信息，繪制區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖； 動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊，用于根據(jù)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)繪制的區(qū)域內(nèi)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的位置分布圖，對(duì)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以建立移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)軌跡模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在所述靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型建立模塊中包括以下步驟: 設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信半徑為R、通信范圍為以節(jié)點(diǎn)為圓心，以R為半徑的圓形區(qū)域，利用蜂窩覆蓋原理，將移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的通信范圍等效成半徑為R的內(nèi)六邊形，通信范圍內(nèi)的采集點(diǎn)呈均勻分布，任意相鄰的兩個(gè)采集點(diǎn)間距為R，任意相鄰三個(gè)的采集點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形； 建立為長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為W的矩形區(qū)域，設(shè)定區(qū)域的起點(diǎn)處為其中一個(gè)采集點(diǎn)坐標(biāo)為(X。，y0)，建立二維坐標(biāo)系，從而計(jì)算得到每個(gè)采集點(diǎn)的坐標(biāo)； 根據(jù)采集點(diǎn)的坐標(biāo)，確定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的最小移動(dòng)周期； 設(shè)定移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)移動(dòng)路徑規(guī)劃的原則。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在所述未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊中，包括位置信息廣播模塊、定位信息接收模塊、驗(yàn)證模塊、位置信息計(jì)算模塊與位置信息發(fā)送模塊，其中， 所述位置信息廣播模塊，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到采集點(diǎn)時(shí)，廣播包含移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息或包含采集點(diǎn)坐標(biāo)的定位信息； 所述定位信息接收模塊，用于接收移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位信息； 所述驗(yàn)證模塊，未知節(jié)點(diǎn)先后獲取到三個(gè)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的定位信息，驗(yàn)證接收到的三個(gè)坐標(biāo)值是否構(gòu)成等邊三角形； 所述位置信息計(jì)算模塊，未知節(jié)點(diǎn)當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)驗(yàn)證通過(guò)后的三個(gè)定位信息，利用三邊定位方法，計(jì)算未知節(jié) 點(diǎn)自身的位置； 所述位置信息發(fā)送模塊，用于計(jì)算得出的未知節(jié)點(diǎn)自身的位置發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述未知節(jié)點(diǎn)位置信息獲取模塊在實(shí)施過(guò)程中，分為以下兩種情況: 情況a、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)帶有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型移動(dòng)到采集點(diǎn)位置時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值等定位信息，所述未知節(jié)點(diǎn)通過(guò)定位信息接收模塊、驗(yàn)證模塊、位置信息計(jì)算模塊得到精確的位置信息，通過(guò)位置信息發(fā)送模塊將此信息發(fā)送給移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)； 情況b、若移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)不具有GPS定位功能，當(dāng)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)移動(dòng)軌跡模型移動(dòng)到采集點(diǎn)位置時(shí)，廣播移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)所在位置處的采集點(diǎn)的坐標(biāo)值等定位信息，所述未知節(jié)點(diǎn)通過(guò)定位信息接收模塊、驗(yàn)證模塊、位置信息計(jì)算模塊得到相對(duì)的位置信息，通過(guò)位置信息發(fā)送模塊將此信息發(fā)送給移 動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK103889055SQ201410148674
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】何涇沙, 徐晶, 張玉強(qiáng), 趙斌, 楊明欣 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)