一種雙向測(cè)距方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙向測(cè)距方法及系統(tǒng)，能夠降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步誤差對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響，提高定位結(jié)果的準(zhǔn)確性。所述方法包括：組網(wǎng)后，獲取網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)；利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離；所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。本發(fā)明適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)領(lǐng)域。
【專利說明】
一種雙向測(cè)距方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種雙向測(cè)距方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)作為一種新近的信息獲取和處理技術(shù)，可以在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大規(guī)模監(jiān)測(cè)和追蹤任務(wù)，而網(wǎng)絡(luò)(無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱“網(wǎng)絡(luò)”)自身定位是大多數(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。
[0003]對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，不知道傳感器位置而感知的數(shù)據(jù)是沒有意義的。傳感器節(jié)點(diǎn)必須明確自身位置才能詳細(xì)說明“在什么位置或區(qū)域發(fā)生了特定事件”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部目標(biāo)的定位和追蹤。另一方面，了解傳感器節(jié)點(diǎn)位置信息還可以提高路由效率，為網(wǎng)絡(luò)提供命名空間，向部署者報(bào)告網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖耘渲?。而人工部署和為所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安裝全球定位系統(tǒng)(Global Posit1ning System，CPS)接收器都會(huì)受到成本、功耗、擴(kuò)展性等問題的限制，甚至在某些場(chǎng)合可能根本無法實(shí)現(xiàn)，因此必須采用一定的機(jī)制與算法實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身定位。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，可以采用基于到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival，T0A)方法實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身定位，但是，TOA方法要求兩個(gè)節(jié)點(diǎn)具有高精度的時(shí)間同步，通過發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳和接收節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳進(jìn)行比較，計(jì)算兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)的傳播時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算距離。TOA算法的精度受網(wǎng)絡(luò)同步精度影響，因而同步精度不高，導(dǎo)致測(cè)距誤差大，定位結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙向測(cè)距方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的易受網(wǎng)絡(luò)同步精度的影響，導(dǎo)致測(cè)距誤差大，定位結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙向測(cè)距方法，包括:
[0007]組網(wǎng)后，獲取網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)；
[0008]利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0009]所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。
[0010]進(jìn)一步地，所述組網(wǎng)后，獲取網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之前，還包括:
[0011 ]在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，利用隨機(jī)算法選出匯聚節(jié)點(diǎn)；
[0012]由所述匯聚節(jié)點(diǎn)廣播低功耗自適應(yīng)分簇算法，網(wǎng)絡(luò)中除所述匯聚節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行所述低功耗自適應(yīng)分簇算法，選出網(wǎng)絡(luò)中的簇頭節(jié)點(diǎn)；
[0013]每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)廣播其他節(jié)點(diǎn)加入簇頭的信號(hào)，其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的加入簇頭節(jié)點(diǎn)信號(hào)的RSSI值的大小加入RSSI值最大的簇頭，成為該簇頭對(duì)應(yīng)分簇的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)。
[0014]進(jìn)一步地，所述利用超寬帶技術(shù)獲取節(jié)點(diǎn)之間的距離時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)刻只能有一對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。
[0015]進(jìn)一步地，所述利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括:
[0016]所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)組網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表；
[0017]依據(jù)構(gòu)建的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，并利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離。
[0018]進(jìn)一步地，所述依據(jù)構(gòu)建的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，并利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括:
[0019]網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)依據(jù)接收的所述匯聚節(jié)點(diǎn)廣播的測(cè)距指令，判斷接收到的所述測(cè)距指令是否是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令；
[0020]若是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令，則確定自身節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)模式，所述節(jié)點(diǎn)模式包括:主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)；
[0021 ]若所述自身節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn)，則獲取所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間Tl;
[0022]若所述自身節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，則獲取所述主節(jié)點(diǎn)接收到所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間T2，并獲取所述主節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距響應(yīng)信息的時(shí)間T3;
[0023]獲取所述從節(jié)點(diǎn)接收到所述主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距響應(yīng)信息的時(shí)間T4;
[0024]獲取所述從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的平均測(cè)距時(shí)間t= ((T4-TI) - (T3-T2)) /2，并將所述平均測(cè)距時(shí)間t與電磁波信號(hào)在空氣中的傳播速度作乘積，作為所述從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離并將所述距離發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0025]進(jìn)一步地，所述方法還包括:
[0026]利用超寬帶技術(shù)獲取天線發(fā)送延時(shí)和天線接收延時(shí)；
[0027]所述Tl為所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述測(cè)距請(qǐng)求信息后產(chǎn)生的硬件計(jì)時(shí)和獲取的所述天線發(fā)送延時(shí)的和；
[0028]所述T2為所述主節(jié)點(diǎn)接收到所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距請(qǐng)求信息時(shí)產(chǎn)生的硬件接收中斷并減去獲取的所述天線接收延時(shí)的差。
[0029]進(jìn)一步地，所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置，包括:
[0030]獲取所述匯聚節(jié)點(diǎn)和隨機(jī)獲取兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)作為三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，其中，所述兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)包括:第一簇頭節(jié)點(diǎn)和第二簇頭節(jié)點(diǎn)；
[0031 ]建立坐標(biāo)系，將所述匯聚節(jié)點(diǎn)作為所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述第一簇頭節(jié)點(diǎn)作為X軸上的節(jié)點(diǎn)，依據(jù)三邊定位算法，得到所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置；
[0032]所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)得到的所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置，獲取網(wǎng)絡(luò)中其他簇頭節(jié)點(diǎn)的位置；
[0033]所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所有簇頭節(jié)點(diǎn)的位置，獲取網(wǎng)絡(luò)中所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。
[0034]進(jìn)一步地，所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無線收發(fā)天線;其中，所述電路板為四層印制電路板；
[0035]所述電路板包括:超寬帶射頻模塊；
[0036]所述無線收發(fā)天線通過天線轉(zhuǎn)接線與所述超寬帶射頻模塊進(jìn)行通信連接。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種雙向測(cè)距系統(tǒng)，包括:匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)；
[0038]所述簇頭節(jié)點(diǎn)，用于利用超寬帶技術(shù)，獲取與其他簇頭節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0039]所述簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，用于利用超寬帶技術(shù)，獲取與同分簇內(nèi)每一簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0040]每個(gè)簇內(nèi)的隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，還用于獲取與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0041]所述匯聚節(jié)點(diǎn)，用于依據(jù)獲取的簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、同分簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。
[0042]進(jìn)一步地，所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無線收發(fā)天線;其中，所述電路板為四層印制電路板；
[0043]所述電路板包括:超寬帶射頻模塊；
[0044]所述無線收發(fā)天線通過天線轉(zhuǎn)接線與所述超寬帶射頻模塊進(jìn)行通信連接。
[0045]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0046]上述方案中，通過利用超寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)簇頭節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇間的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間不進(jìn)行測(cè)距操作，從而能夠減少節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距次數(shù)，進(jìn)而能夠減少網(wǎng)絡(luò)的測(cè)距時(shí)間和功耗，提高網(wǎng)絡(luò)工作效率，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存周期，在完成測(cè)距后，由所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置，這樣，在利用超寬帶技術(shù)進(jìn)行兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的雙向測(cè)距時(shí)，不需要網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，能夠降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步誤差對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響，從而提高定位結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0047]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙向測(cè)距方法的流程示意圖；
[0048]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙向測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)測(cè)距流程示意圖；
[0050]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0053]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的易受網(wǎng)絡(luò)同步精度的影響，導(dǎo)致測(cè)距誤差大，定位結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，提供一種雙向測(cè)距方法及系統(tǒng)。
[0054]實(shí)施例一
[0055]參看圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙向測(cè)距方法，包括:
[0056]步驟101:組網(wǎng)后，獲取網(wǎng)絡(luò)中的匯聚(Sink)節(jié)點(diǎn)、簇頭(Cluster)節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)(Node)節(jié)點(diǎn);
[0057]步驟102:利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0058]步驟103:所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例所述的雙向測(cè)距方法，通過利用超寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)簇頭節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇間的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間不進(jìn)行測(cè)距操作，從而能夠減少節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距次數(shù)，進(jìn)而能夠減少網(wǎng)絡(luò)的測(cè)距時(shí)間和功耗，提高網(wǎng)絡(luò)工作效率，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存周期，在完成測(cè)距后，由所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置，這樣，在利用超寬帶技術(shù)進(jìn)行兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的雙向測(cè)距時(shí)，不需要網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，能夠降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步誤差對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響，從而提高定位結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0060]本發(fā)明實(shí)施例中，在利用超寬帶技術(shù)獲取簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離時(shí)，只需獲取每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，不但能夠保證簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)的一致性，還能夠減少節(jié)點(diǎn)之間相互測(cè)距的測(cè)距次數(shù)，進(jìn)而減少網(wǎng)絡(luò)的測(cè)距時(shí)間和功耗，提高網(wǎng)絡(luò)工作效率，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存周期。
[0061]在前述雙向測(cè)距方法的【具體實(shí)施方式】中，進(jìn)一步地，所述組網(wǎng)后，獲取網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之前，還包括:
[0062]在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，利用隨機(jī)算法選出匯聚節(jié)點(diǎn)；
[0063]由所述匯聚節(jié)點(diǎn)廣播低功耗自適應(yīng)分簇算法，網(wǎng)絡(luò)中除所述匯聚節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行所述低功耗自適應(yīng)分簇算法，選出網(wǎng)絡(luò)中的簇頭節(jié)點(diǎn)；
[0064]每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)廣播其他節(jié)點(diǎn)加入簇頭的信號(hào)，其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的加入簇頭節(jié)點(diǎn)信號(hào)的RSSI值的大小加入RSSI值最大的簇頭，成為該簇頭對(duì)應(yīng)分簇的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)。
[0065]本發(fā)明實(shí)施例中，如圖2所示，為了降低網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間相互測(cè)距的次數(shù)首先將網(wǎng)絡(luò)劃分為簇，簇間的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間不進(jìn)行測(cè)距操作，從而能夠減少節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距次數(shù)，進(jìn)而能夠減少網(wǎng)絡(luò)的測(cè)距時(shí)間和功耗，提高網(wǎng)絡(luò)工作效率，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存周期。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例中，具體的，可以先通過隨機(jī)算法選擇出匯聚節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)廣播低功耗自適應(yīng)分簇(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy，LEACH)算法控制網(wǎng)絡(luò)初步組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中除所述匯聚節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行所述leach組網(wǎng)算法，并通過閾值判別算法選出網(wǎng)絡(luò)中5%的節(jié)點(diǎn)成為簇頭節(jié)點(diǎn)，所述簇頭節(jié)點(diǎn)承擔(dān)著匯聚節(jié)點(diǎn)命令的轉(zhuǎn)發(fā)功能，控制全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)按照測(cè)距時(shí)限表進(jìn)行測(cè)距。每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)廣播其他節(jié)點(diǎn)(除所述匯聚節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn))加入簇頭的信號(hào)，其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的加入簇頭節(jié)點(diǎn)信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度指示(Received Signal Strength Indicat1n，RSSI)值的大小加入RSSI值最大的簇頭，這樣，網(wǎng)絡(luò)初步選擇出匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)。
[0067]本發(fā)明實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)中所述簇頭節(jié)點(diǎn)周期性檢測(cè)所述匯聚節(jié)點(diǎn)是否存活，若所述匯聚節(jié)點(diǎn)死亡，則簇頭節(jié)點(diǎn)自動(dòng)執(zhí)行新一輪的Ieach算法，選取新的匯聚節(jié)點(diǎn)。當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，匯聚節(jié)點(diǎn)收不到簇頭節(jié)點(diǎn)的保活信息，會(huì)廣播命令，讓本分簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)重新執(zhí)行I each算法，選取新的簇頭，然后本分簇內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)加入新的簇頭。
[0068]本發(fā)明實(shí)施例中，在利用超寬帶技術(shù)進(jìn)行測(cè)距時(shí)，超寬帶技術(shù)對(duì)時(shí)間要求非常嚴(yán)格，網(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)刻只能有一對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。
[0069]在前述雙向測(cè)距方法的【具體實(shí)施方式】中，進(jìn)一步地，所述利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括:
[0070]所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)組網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表；
[0071]依據(jù)構(gòu)建的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，并利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離。
[0072]本發(fā)明實(shí)施例中，組網(wǎng)完成后，所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)組網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分配全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙，并依據(jù)分配的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，利用超寬帶技術(shù)測(cè)量?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。
[0073]在前述雙向測(cè)距方法的【具體實(shí)施方式】中，進(jìn)一步地，所述依據(jù)構(gòu)建的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，并利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括:
[0074]網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)依據(jù)接收的所述匯聚節(jié)點(diǎn)廣播的測(cè)距指令，判斷接收到的所述測(cè)距指令是否是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令；
[0075]若是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令，則確定自身節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)模式，所述節(jié)點(diǎn)模式包括:主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)；
[0076]若所述自身節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn)，則獲取所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間Tl;
[0077]若所述自身節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，則獲取所述主節(jié)點(diǎn)接收到所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間T2，并獲取所述主節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距響應(yīng)信息的時(shí)間T3;
[0078]獲取所述從節(jié)點(diǎn)接收到所述主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距響應(yīng)信息的時(shí)間T4;
[0079 ]獲取所述從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的平均測(cè)距時(shí)間t = ((T4-TI) - (T3-T2)) /2，并將所述平均測(cè)距時(shí)間t與電磁波信號(hào)在空氣中的傳播速度作乘積，作為所述從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離并將所述距離發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0080]在前述雙向測(cè)距方法的【具體實(shí)施方式】中，進(jìn)一步地，所述方法還包括:
[0081 ]利用超寬帶技術(shù)獲取天線發(fā)送延時(shí)和天線接收延時(shí)，能夠保證測(cè)距時(shí)間的準(zhǔn)確性；
[0082]所述Tl為所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述測(cè)距請(qǐng)求信息后產(chǎn)生的硬件計(jì)時(shí)和獲取的所述天線發(fā)送延時(shí)的和；
[0083]所述T2為所述主節(jié)點(diǎn)接收到所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距請(qǐng)求信息時(shí)產(chǎn)生的硬件接收中斷并減去獲取的所述天線接收延時(shí)的差。
[0084]本發(fā)明實(shí)施例中，如圖3所示，依據(jù)構(gòu)建的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，并利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，具體包括:網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收的所述匯聚節(jié)點(diǎn)廣播的測(cè)距指令后，先判斷所述測(cè)距指令是否是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令;如果是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令，則判斷所述自身節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)還是從節(jié)點(diǎn);接著，由從節(jié)點(diǎn)首先發(fā)起測(cè)距請(qǐng)求信息，當(dāng)所述測(cè)距請(qǐng)求信息從所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)出后產(chǎn)生硬件計(jì)時(shí)，加上預(yù)先獲取的天線發(fā)送延時(shí)，為所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間Tl;主節(jié)點(diǎn)接收到從節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的測(cè)距請(qǐng)求信息產(chǎn)生硬件接收中斷，然后減去預(yù)先獲取的天線接收延時(shí)，為所述主節(jié)點(diǎn)接收到所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間T2，然后所述主節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距響應(yīng)信息，發(fā)送時(shí)間為T3，所述從節(jié)點(diǎn)接收到測(cè)距響應(yīng)信息的時(shí)間為T4，所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送結(jié)束信息，發(fā)送時(shí)間為T5，所述主節(jié)點(diǎn)接收到從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的結(jié)束后，記錄時(shí)間為T6。
[0085]本發(fā)明實(shí)施例中’獲取所述從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的平均測(cè)距時(shí)間七二“了*-!!)-(T3-T2))/2，并由主節(jié)點(diǎn)根據(jù)公式d = t*c得到所述從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離，并將得到的距離值通過簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)；其中，c為電磁波信號(hào)在空氣中的傳播速度，d表示從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離。這樣，利用超寬帶技術(shù)測(cè)量?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離，無需網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，可以通過各自本地的時(shí)間戳相減得出信號(hào)的達(dá)到時(shí)間，從而降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能要求，提高了網(wǎng)絡(luò)的工作效率，且利用超寬帶技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)5cm的測(cè)距精度。
[0086]在前述雙向測(cè)距方法的【具體實(shí)施方式】中，進(jìn)一步地，所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置，包括:
[0087]獲取所述匯聚節(jié)點(diǎn)和隨機(jī)獲取兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)作為三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，其中，所述兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)包括:第一簇頭節(jié)點(diǎn)和第二簇頭節(jié)點(diǎn)；
[0088]建立坐標(biāo)系，將所述匯聚節(jié)點(diǎn)作為所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述第一簇頭節(jié)點(diǎn)作為X軸上的節(jié)點(diǎn)，依據(jù)三邊定位算法，得到所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置；
[0089]所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)得到的所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置，獲取網(wǎng)絡(luò)中其他簇頭節(jié)點(diǎn)的位置；
[0090]所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所有簇頭節(jié)點(diǎn)的位置，獲取網(wǎng)絡(luò)中所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。
[0091]本發(fā)明實(shí)施例中，所述匯聚節(jié)點(diǎn)在接收到所有的測(cè)距數(shù)據(jù)后，選擇匯聚節(jié)點(diǎn)和隨機(jī)選擇兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)作為三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，并建立坐標(biāo)系，將所述匯聚節(jié)點(diǎn)作為坐標(biāo)系中的原點(diǎn)，將其中一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)作為X軸上的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)三邊定位算法，計(jì)算出三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置。
[0092]本發(fā)明實(shí)施例中，所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置，計(jì)算出其他簇頭節(jié)點(diǎn)的位置;接著，所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)簇頭節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的位置，利用三邊定位計(jì)算出簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置，完成全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的定位。這樣，所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)三邊定位算法，利用全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距結(jié)果，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的無錨定位。
[0093]本發(fā)明實(shí)施例中，完成全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的定位之后，還可以利用節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，具體的，根據(jù)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的位置，可以利用leach算法重新調(diào)整簇頭節(jié)點(diǎn)的位置，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高下次測(cè)距效率；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后，匯聚節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)快速定位出當(dāng)前移動(dòng)節(jié)點(diǎn)新的位置。
[0094]在前述雙向測(cè)距方法的【具體實(shí)施方式】中，進(jìn)一步地，所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無線收發(fā)天線;其中，所述電路板為四層印制電路板；
[0095]所述電路板包括:超寬帶射頻模塊；
[0096]所述無線收發(fā)天線通過天線轉(zhuǎn)接線與所述超寬帶射頻模塊進(jìn)行通信連接。
[0097]本發(fā)明實(shí)施例中，如圖4所示，各節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)完全一致，可以使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有能力實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)的功能，節(jié)點(diǎn)角色的轉(zhuǎn)換更加靈活，各節(jié)點(diǎn)可以通過TDMA協(xié)議通信。各節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無線收發(fā)天線;其中，所述電路板為四層印制電路板，能夠充分保證電路信號(hào)的完整性，解決部分電路的阻抗匹配問題。電路板放置于保護(hù)殼內(nèi)，無線收發(fā)天線固定在保護(hù)殼外壁上;每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括:控制模塊、超寬帶射頻模塊、電源模塊;其中，所述無線收發(fā)天線通過天線轉(zhuǎn)接線與所述超寬帶射頻模塊進(jìn)行通信連接，能夠減少某些金屬保護(hù)殼對(duì)無線射頻信號(hào)的阻擋和干擾，增大信號(hào)的強(qiáng)度，使無線傳感網(wǎng)絡(luò)更佳高效穩(wěn)定。
[0098]本發(fā)明實(shí)施例中，如圖5所示，所述控制模塊和超寬帶射頻模塊通過SPI接口相連，控制模塊提供主時(shí)鐘；超寬帶射頻模塊通過天線接口和天線電路相連，無線收發(fā)天線采用特制的超寬帶天線，通過天線電路和無線收發(fā)天線的一致性，保證了無線收發(fā)天線的發(fā)送時(shí)延和接收時(shí)延的確定性?？刂颇K和超寬帶射頻模塊通過3.3V線性電源供電，保證電路的穩(wěn)定性;控制模塊外接串口，保證系統(tǒng)的可調(diào)試性。
[0099]實(shí)施例二
[0100]本發(fā)明還提供一種雙向測(cè)距系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】，由于本發(fā)明提供的雙向測(cè)距系統(tǒng)與前述雙向測(cè)距方法的【具體實(shí)施方式】相對(duì)應(yīng)，該雙向測(cè)距系統(tǒng)可以通過執(zhí)行上述方法【具體實(shí)施方式】中的流程步驟來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，因此上述雙向測(cè)距方法【具體實(shí)施方式】中的解釋說明，也適用于本發(fā)明提供的雙向測(cè)距系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】，在本發(fā)明以下的【具體實(shí)施方式】中將不再贅述。
[0101]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種雙向測(cè)距系統(tǒng)，包括:匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)；
[0102]所述簇頭節(jié)點(diǎn)，用于利用超寬帶技術(shù)，獲取與其他簇頭節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0103]所述簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，用于利用超寬帶技術(shù)，獲取與同分簇內(nèi)每一簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0104]每個(gè)簇內(nèi)的隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，還用于獲取與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離；
[0105]所述匯聚節(jié)點(diǎn)，用于依據(jù)獲取的簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、同分簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。
[0106]本發(fā)明實(shí)施例所述的雙向測(cè)距系統(tǒng)，通過利用超寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)簇頭節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距，簇間的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間不進(jìn)行測(cè)距操作，從而能夠減少節(jié)點(diǎn)之間的相互測(cè)距次數(shù)，進(jìn)而能夠減少網(wǎng)絡(luò)的測(cè)距時(shí)間和功耗，提高網(wǎng)絡(luò)工作效率，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存周期，在完成測(cè)距后，由所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置，這樣，在利用超寬帶技術(shù)進(jìn)行兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的雙向測(cè)距時(shí)，不需要網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，能夠降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步誤差對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響，從而提高定位結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0107]在前述雙向測(cè)距系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】中，進(jìn)一步地，所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無線收發(fā)天線;其中，所述電路板為四層印制電路板；
[0108]所述電路板包括:超寬帶射頻模塊；
[0109]所述無線收發(fā)天線通過天線轉(zhuǎn)接線與所述超寬帶射頻模塊進(jìn)行通信連接。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙向測(cè)距方法，其特征在于，包括: 組網(wǎng)后，獲取網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)； 利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離； 所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向測(cè)距方法，其特征在于，所述組網(wǎng)后，獲取網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之前，還包括: 在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，利用隨機(jī)算法選出匯聚節(jié)點(diǎn)； 由所述匯聚節(jié)點(diǎn)廣播低功耗自適應(yīng)分簇算法，網(wǎng)絡(luò)中除所述匯聚節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行所述低功耗自適應(yīng)分簇算法，選出網(wǎng)絡(luò)中的簇頭節(jié)點(diǎn)； 每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)廣播其他節(jié)點(diǎn)加入簇頭的信號(hào)，其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的加入簇頭節(jié)點(diǎn)信號(hào)的RSSI值的大小加入RSSI值最大的簇頭，成為該簇頭對(duì)應(yīng)分簇的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向測(cè)距方法，其特征在于，所述利用超寬帶技術(shù)獲取節(jié)點(diǎn)之間的距離時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)刻只能有一對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向測(cè)距方法，其特征在于，所述利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括: 所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)組網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表； 依據(jù)構(gòu)建的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，并利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向測(cè)距方法，其特征在于，所述依據(jù)構(gòu)建的全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距時(shí)隙表，依次廣播節(jié)點(diǎn)測(cè)距指令，并利用超寬帶技術(shù)獲取簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括: 網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)依據(jù)接收的所述匯聚節(jié)點(diǎn)廣播的測(cè)距指令，判斷接收到的所述測(cè)距指令是否是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令； 若是自身節(jié)點(diǎn)的測(cè)距指令，則確定自身節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)模式，所述節(jié)點(diǎn)模式包括:主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)； 若所述自身節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn)，則獲取所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間Tl; 若所述自身節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，則獲取所述主節(jié)點(diǎn)接收到所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距請(qǐng)求信息的時(shí)間T2，并獲取所述主節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距響應(yīng)信息的時(shí)間T3; 獲取所述從節(jié)點(diǎn)接收到所述主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距響應(yīng)信息的時(shí)間T4; 獲取所述從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)之間的平均測(cè)距時(shí)間t = ((T4-TI) - (T3-T2)) /2，并將所述平均測(cè)距時(shí)間t與電磁波信號(hào)在空氣中的傳播速度作乘積，作為所述從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間的距離并將所述距離發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向測(cè)距方法，其特征在于，所述方法還包括: 利用超寬帶技術(shù)獲取天線發(fā)送延時(shí)和天線接收延時(shí)； 所述Tl為所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述測(cè)距請(qǐng)求信息后產(chǎn)生的硬件計(jì)時(shí)和獲取的所述天線發(fā)送延時(shí)的和； 所述T2為所述主節(jié)點(diǎn)接收到所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所述測(cè)距請(qǐng)求信息時(shí)產(chǎn)生的硬件接收中斷并減去獲取的所述天線接收延時(shí)的差。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向測(cè)距方法，其特征在于，所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置，包括: 獲取所述匯聚節(jié)點(diǎn)和隨機(jī)獲取兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)作為三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，其中，所述兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)包括:第一簇頭節(jié)點(diǎn)和第二簇頭節(jié)點(diǎn)； 建立坐標(biāo)系，將所述匯聚節(jié)點(diǎn)作為所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述第一簇頭節(jié)點(diǎn)作為X軸上的節(jié)點(diǎn)，依據(jù)三邊定位算法，得到所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置； 所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)得到的所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置，獲取網(wǎng)絡(luò)中其他簇頭節(jié)點(diǎn)的位置； 所述匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所有簇頭節(jié)點(diǎn)的位置，獲取網(wǎng)絡(luò)中所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向測(cè)距方法，其特征在于，所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無線收發(fā)天線;其中，所述電路板為四層印制電路板； 所述電路板包括:超寬帶射頻模塊； 所述無線收發(fā)天線通過天線轉(zhuǎn)接線與所述超寬帶射頻模塊進(jìn)行通信連接。9.一種雙向測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，包括:匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)； 所述簇頭節(jié)點(diǎn)，用于利用超寬帶技術(shù)，獲取與其他簇頭節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離； 所述簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，用于利用超寬帶技術(shù)，獲取與同分簇內(nèi)每一簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的距離； 每個(gè)簇內(nèi)的隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，還用于獲取與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離； 所述匯聚節(jié)點(diǎn)，用于依據(jù)獲取的簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離、同分簇內(nèi)的整簇節(jié)點(diǎn)之間的距離及每個(gè)簇內(nèi)隨機(jī)兩個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與所述匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離，得到所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，所述匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無線收發(fā)天線;其中，所述電路板為四層印制電路板； 所述電路板包括:超寬帶射頻模塊； 所述無線收發(fā)天線通過天線轉(zhuǎn)接線與所述超寬帶射頻模塊進(jìn)行通信連接。
【文檔編號(hào)】G01S5/02GK105954744SQ201610251728
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】張曉彤, 麻付強(qiáng), 白紅英, 徐金梧, 萬亞東, 王仕達(dá), 劉方捷, 李林林, 王鵬
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)