专利名称：基于无线传输延迟的传感器网络节点定位方法
技术领域：
本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别涉及一种基于无线传输延迟的定位方法。
背景技术：
无线传感器网络技术是21世纪最重要的技术之一，其应用领域非常广泛因而被 认为是将像互联网一样改变人类的生活。在无线传感器网络中，位置信息对传感器网络的 监测活动十分重要，事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所包 含的重要信息，没有位置信息的监测消息往往是毫无意义的。因此，确定事件发生的位置或 者获取消息的节点的位置是传感器网络的基本的功能之一，它直接决定着传感器网络应用 的有效性。在已有的基于距离的定位方法中，经常采用基于两种不同传播速度的方法测量信 号的传播时间。这往往会引入新的不确定性因素，从而影响计算的精度。
发明内容
本发明针对上述现有技术的问题和不足之处，提出基于无线传输延迟的传感器网 络节点定位方法。本发明是这样实现的基于无线传输延迟的传感器网络节点定位方法，使用到的 硬件设备至少包括1台集中式定位计算设备，4个具有精确时间同步功能的无线传感器网 络节点。其中1个为位置未知的节点，其余三个为位置已知的锚点节点。所有的设备使用 同一套通信协议，可以彼此通信。所述方法包括以下步骤1.位置未知节点广播发出定位消息ml ；2.位置未知节点广播发出定位消息m2，其内容包括定位消息ml发出时的精确时 间tl ；3.锚点节点在捕获定位消息ml之后记录收到该消息的时间；4.锚点节点在捕获定位消息m2之后，通过计算得到未知节点消息的传输时间，并 将本消息发送给集中式定位计算设备；5.集中式定位计算设备在收到来自三个锚点的传输时间值之后，通过距离定位法 得到该未知节点的具体坐标。从上述技术方案可以看出，本发明提供的基于无线传输延迟的传感器网络节点定 位方法，不需要通过额外的设备就可以计算得到未知节点到锚点的消息传送时间，时间计 算更精确，因而减少了其他消息传递时间计算方法可能带来的不确定因素。
下面结合附图对本发明做出详细说明。
图1为无线传感器网络定位系统典型结构2为本发明提供的定位方法处理流程图
具体实施例方式本发明提供的无线传感器网络定位系统典型结构图参见图1所示。一个定位系统由散布在监测区域内的若干传感器节点组成，其中暗色的传感器节点为锚点，即位置已知 的节点。系统中所有传感器网络节点均保持精确同步。系统由定位计算设备在基站或者远 端应用软件上集中进行定位计算。实施例下面以三点定位为例，说明本发明提出的定位方法的具体处理过程。本发明提供 的定位方法处理流程图参见图2。如图2所示，已知三个锚点节点的位置信息分别为锚点1 (Xl，yi)，锚点2(x2，y2), 锚点3 (x3, y3)。并且锚点和被定位节点都具有ns级高精度时钟，具有对通信消息的到达时 刻进行硬件捕获的功能；各节点已经进行高精度时间同步。则使用本发明提供的方法，系统 工作过程如下1.未知节点广播定位消息Hi1，并且捕获定位消息的发出时间ts ；2.未知节点广播定位消息m2，内容为Hi1的时间ts ；3.三个锚点分别捕获消息Hi1的到达时间tal，ta2, ta3 ；4.三个锚点分别捕获m2，得到Hi1的发出时间ts，后计算差值并把时间差送到后台 计算机；5.后台计算机根据计算时间差与传输的速度，得到三个锚点与未知节点的距离 值，公式如下(I1 = c τ j = c (tal-ts)d2 = c τ 2 = c (ta2_ts)d3 = c τ 3 = c (ta3-ts)再根据三边定位算法，建立方程 解得 则，(χ,y)为未知节点的坐标信息。
权利要求
基于无线传输延迟的传感器网络节点定位方法，所述方法应用的环境至少包括1台集中式定位计算设备以及4个具有精确时间同步功能的无线传感器网络节点，其中1个节点为位置未知节点，3个节点为位置已知的锚点节点，所述方法包括以下步骤(1)、位置未知节点广播发出定位消息m1；(2)、位置未知节点广播发出定位消息m2，其内容包括定位消息m1发出时的精确时间t1；(3)、锚点节点在捕获定位消息m1之后记录收到该消息的时间；(4)、锚点节点在捕获定位消息m2之后，通过计算得到未知节点消息的传输时间，并将本消息发送给集中式定位计算设备；(5)、集中式定位计算设备在收到来自三个锚点的传输时间值之后，通过距离定位法得到该未知节点的具体坐标。
2.根据权利要求1所述的基于无线传输延迟的传感器网络节点定位方法，其特征在 于，所述集中式定位计算设备采用三边定位算法计算未知节点的坐标。
全文摘要
本发明公开了一种基于无线传输延迟的传感器网络节点定位方法。该方法使用在带有锚点，且具有精确时间同步的无线传感器网络中。通过本方法可以准确测量出无线传感器网络中的未知节点的位置。本方法首先需要未知节点两次广播定位消息；然后，锚点节点捕获这些定位消息，计算出消息到达本地所需的时间，并上传给集中式定位计算设备；最后由集中式定位计算设备完成未知节点位置的计算。利用本发明可以有效计算未知节点的具体位置，为无线传感器网络节点定位提供了一种新方式。
文档编号H04W84/18GK101846737SQ20091006669
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者何丽莉, 姜宇, 张健, 曹英晖, 胡成全 申请人:何丽莉