专利名称：一种基于无线传感器网络的定位方法
技术领域：
本发明涉及无线定位领域，特别是涉及一种基于无线传感器网络的定位方法。
背景技术：
无线传感网络定位技术大致分为三类分别以接收信号强度(RSSI)测量，到达角度(AOA)测量和到达时间(TOA)测量作为基础。在这些技术中，RSSI的定位精度较低，但是因为它结构简单，节点无需其他外设而受到广泛地关注。目前，基于接收信号强度(RSSI)的无线传感器网络定位算法，其原理是根据传感器接收到的信标节点的信号的强度，计算待定位目标与信标节点之间的距离。这是因为信号强度随距离的增加会产生衰减，所以可以根据信号强度计算距离。但是，当待定位目标与信标节点之间的距离较远时，RSSI的定位精度会显著下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无线传感器网络的定位方法，能够具有较高的定位精度。为实现上述目的，本发明提供了如下方案一种基于无线传感器网络的定位方法，包括获取待定位目标接收到的信标节点发送的无线信号的信号强度；根据所述信号强度确定待定位目标与信标节点之间的估算距离；判断最小的估算距离是否大于预设距离；如果是，则根据待定位目标的运动轨迹，对待定位目标的当前位置进行推算；否则，根据待定位目标的运动轨迹与待定位目标接收到的信号强度，对待定位目标的当前位置进行联合定位。优选的，所述对待定位目标的当前位置进行推算包括获取待定位目标的初始状态信息；所述初始状态信息包括位置信息、速度和加速度 目息;根据所述初始状态信息以及待定位目标的运动时间，计算所述待定位目标当前的
位置信息。优选的，根据待定位目标的运动轨迹与待定位目标接收到的信号强度，对待定位目标的当前位置进行联合定位，包括根据待定位目标的运动轨迹，推算得到待定位目标的位置信息P (sensor)；根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到待定位目标的位置信息P(RSSI)；根据公式P= & O: “一·计算待定位目标的精确位置；
，其中，α ,为根据待定位目标的运动轨迹，推算得到的待定位目标的位置信息的权重，α2为根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到的待定位目标的位置信息的权重；Ρ为待定位目标的精确位置。优选的，所述根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到待定位目标的位置信息，还包括利用信标节点定期对环境参数进行检测并更新；所述环境参数为公式P = P0-IOrlg(d*d0) + ξ中的r ;其中，Pci为距信标节点Cltl处的信号强度；d为信标节点和待定位目标之间的距离；r为环境参数；ξ为均值为O的高斯分布随机噪声,其标准差范围为4 10。优选的，还包括当所述估算距离由大于预设距离变为小于预设距离时，采用根据待定位目标接收到的信号强度计算得到的待定位目标的位置信息，更新待定位目标的初始状态信息中的位
置信息。一种基于无线传感器网络的定位系统，包括信号强度获取单元，用于获取待定位目标接收到的信标节点发送的无线信号的信号强度；距离估算单元，用于根据所述信号强度确定待定位目标与信标节点之间的估算距离；距离判断单元，用于判断最小的估算距离是否大于预设距离；运动轨迹推算定位单元，用于根据待定位目标的运动轨迹，对待定位目标的当前位置进行推算；联合定位单元，用于根据待定位目标的运动轨迹与待定位目标接收到的信号强度，对待定位目标的当前位置进行联合定位。优选的，所述运动轨迹推算定位单元包括初始状态信息获取子单元，用于获取待定位目标的初始状态信息；所述初始状态信息包括位置信息、速度和加速度信息；当前位置计算子单元，用于根据所述初始状态信息以及待定位目标的运动时间，计算所述待定位目标当前的位置信息。优选的，所述联合定位单元包括第一计算子单元，用于根据待定位目标的运动轨迹，推算得到待定位目标的位置信息 P (sensor)；第二计算子单元，用于根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到待定位目标的位置信息P (RSSI)；位置计算子单元，用于根据公式
权利要求
1.一种基于无线传感器网络的定位方法，其特征在于，包括 获取待定位目标接收到的信标节点发送的无线信号的信号强度； 根据所述信号强度确定待定位目标与信标节点之间的估算距离； 判断最小的估算距离是否大于预设距离； 如果是，则根据待定位目标的运动轨迹，对待定位目标的当前位置进行推算； 否则，根据待定位目标的运动轨迹与待定位目标接收到的信号强度，对待定位目标的当前位置进行联合定位。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述对待定位目标的当前位置进行推算包括 获取待定位目标的初始状态信息；所述初始状态信息包括位置信息、速度和加速度信息； 根据所述初始状态信息以及待定位目标的运动时间，计算所述待定位目标当前的位置信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待定位目标的运动轨迹与待定位目标接收到的信号强度，对待定位目标的当前位置进行联合定位，包括 根据待定位目标的运动轨迹，推算得到待定位目标的位置信息P (sensor)； 根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到待定位目标的位置信息P (RSSI)； 根据公式
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到待定位目标的位置信息，还包括 利用信标节点定期对环境参数进行检测并更新； 所述环境参数为:公式P = P0-IOrlg (d*d0) + ξ中的r ; 其中，P0为距信标节点屯处的信号强度；d为信标节点和待定位目标之间的距离；r为环境参数；ξ为均值为O的高斯分布随机噪声，其标准差范围为4 10。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括 当所述估算距离由大于预设距离变为小于预设距离时，采用根据待定位目标接收到的信号强度计算得到的待定位目标的位置信息，更新待定位目标的初始状态信息中的位置信肩、O
6.一种基于无线传感器网络的定位系统，其特征在于，包括 信号强度获取单元，用于获取待定位目标接收到的信标节点发送的无线信号的信号强度； 距离估算单元，用于根据所述信号强度确定待定位目标与信标节点之间的估算距离； 距离判断单元，用于判断最小的估算距离是否大于预设距离； 运动轨迹推算定位单元，用于根据待定位目标的运动轨迹，对待定位目标的当前位置进行推算；联合定位单元，用于根据待定位目标的运动轨迹与待定位目标接收到的信号强度，对待定位目标的当前位置进行联合定位。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述运动轨迹推算定位单元包括 初始状态信息获取子单元，用于获取待定位目标的初始状态信息；所述初始状态信息包括位置信息、速度和加速度信息； 当前位置计算子单元，用于根据所述初始状态信息以及待定位目标的运动时间，计算所述待定位目标当前的位置信息。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述联合定位单元包括 第一计算子单元，用于根据待定位目标的运动轨迹，推算得到待定位目标的位置信息P(sensor)； 第二计算子单元，用于根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到待定位目标的位置信息P (RSSI)； 位置计算子单元，用于根据公式P=计算待定位目标的精确位，置； 其中，a i为根据待定位目标的运动轨迹，推算得到的待定位目标的位置信息的权重，α 2为根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到的待定位目标的位置信息的权重；Ρ为待定位目标的精确位置。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一计算子单元还包括 位置信息更新子单元，用于当所述估算距离由大于预设距离变为小于预设距离时，采用根据待定位目标接收到的信号强度，计算得到的待定位目标的位置信息，更新待定位目标的初始状态信息中的位置信息。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二计算子单元还包括 环境参数更新子单元，用于利用信标节点定期对环境参数进行检测并更新； 所述环境参数为:公式P = P0-IOrlg (d*d0) + ξ中的r ; 其中，P0为距信标节点屯处的信号强度；d为信标节点和待定位目标之间的距离；r为环境参数；ξ为均值为O的高斯分布随机噪声，其标准差范围为4 10。
全文摘要
本发明公开一种基于无线传感器网络的定位方法，包括获取待定位目标接收到的信标节点发送的无线信号的信号强度；根据所述信号强度确定待定位目标与信标节点之间的估算距离；判断最小的估算距离是否大于预设距离；如果是，则根据待定位目标的运动轨迹，对待定位目标的当前位置进行推算；否则，根据待定位目标的运动轨迹与待定位目标接收到的信号强度，对待定位目标的当前位置进行联合定位。本发明还公开了一种基于无线传感器网络的定位系统。采用本发明所公开的方法或系统，能够提高定位精度，并且扩大基于无线传感器网络的定位方法的适用范围。
文档编号H04W84/18GK102958153SQ20111024812
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者沈杰, 许小峰, 刘海涛 申请人:无锡天锐科技发展有限公司