專(zhuān)利名稱(chēng)：基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的定位方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛因而被 認(rèn)為是將像互聯(lián)網(wǎng)一樣改變?nèi)祟?lèi)的生活。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，位置信息對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的 監(jiān)測(cè)活動(dòng)十分重要，事件發(fā)生的位置或獲取信息的節(jié)點(diǎn)位置是傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)消息中所包 含的重要信息，沒(méi)有位置信息的監(jiān)測(cè)消息往往是毫無(wú)意義的。因此，確定事件發(fā)生的位置或 者獲取消息的節(jié)點(diǎn)的位置是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本的功能之一，它直接決定著傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 的有效性。在已有的基于距離的定位方法中，經(jīng)常采用基于兩種不同傳播速度的方法測(cè)量信 號(hào)的傳播時(shí)間。這往往會(huì)引入新的不確定性因素，從而影響計(jì)算的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題和不足之處，提出基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，使用到的 硬件設(shè)備至少包括1臺(tái)集中式定位計(jì)算設(shè)備，4個(gè)具有精確時(shí)間同步功能的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)。其中1個(gè)為位置未知的節(jié)點(diǎn)，其余三個(gè)為位置已知的錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。所有的設(shè)備使用 同一套通信協(xié)議，可以彼此通信。所述方法包括以下步驟1.位置未知節(jié)點(diǎn)廣播發(fā)出定位消息ml ；2.位置未知節(jié)點(diǎn)廣播發(fā)出定位消息m2，其內(nèi)容包括定位消息ml發(fā)出時(shí)的精確時(shí) 間tl ；3.錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)在捕獲定位消息ml之后記錄收到該消息的時(shí)間；4.錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)在捕獲定位消息m2之后，通過(guò)計(jì)算得到未知節(jié)點(diǎn)消息的傳輸時(shí)間，并 將本消息發(fā)送給集中式定位計(jì)算設(shè)備；5.集中式定位計(jì)算設(shè)備在收到來(lái)自三個(gè)錨點(diǎn)的傳輸時(shí)間值之后，通過(guò)距離定位法 得到該未知節(jié)點(diǎn)的具體坐標(biāo)。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定 位方法，不需要通過(guò)額外的設(shè)備就可以計(jì)算得到未知節(jié)點(diǎn)到錨點(diǎn)的消息傳送時(shí)間，時(shí)間計(jì) 算更精確，因而減少了其他消息傳遞時(shí)間計(jì)算方法可能帶來(lái)的不確定因素。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)2為本發(fā)明提供的定位方法處理流程圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖參見(jiàn)圖1所示。一個(gè)定位系統(tǒng)由散布在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的若干傳感器節(jié)點(diǎn)組成，其中暗色的傳感器節(jié)點(diǎn)為錨點(diǎn)，即位置已知 的節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)中所有傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均保持精確同步。系統(tǒng)由定位計(jì)算設(shè)備在基站或者遠(yuǎn) 端應(yīng)用軟件上集中進(jìn)行定位計(jì)算。實(shí)施例下面以三點(diǎn)定位為例，說(shuō)明本發(fā)明提出的定位方法的具體處理過(guò)程。本發(fā)明提供 的定位方法處理流程圖參見(jiàn)圖2。如圖2所示，已知三個(gè)錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的位置信息分別為錨點(diǎn)1 (Xl，yi)，錨點(diǎn)2(x2，y2), 錨點(diǎn)3 (x3, y3)。并且錨點(diǎn)和被定位節(jié)點(diǎn)都具有ns級(jí)高精度時(shí)鐘，具有對(duì)通信消息的到達(dá)時(shí) 刻進(jìn)行硬件捕獲的功能；各節(jié)點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)行高精度時(shí)間同步。則使用本發(fā)明提供的方法，系統(tǒng) 工作過(guò)程如下1.未知節(jié)點(diǎn)廣播定位消息Hi1，并且捕獲定位消息的發(fā)出時(shí)間ts ；2.未知節(jié)點(diǎn)廣播定位消息m2，內(nèi)容為Hi1的時(shí)間ts ；3.三個(gè)錨點(diǎn)分別捕獲消息Hi1的到達(dá)時(shí)間tal，ta2, ta3 ；4.三個(gè)錨點(diǎn)分別捕獲m2，得到Hi1的發(fā)出時(shí)間ts，后計(jì)算差值并把時(shí)間差送到后臺(tái) 計(jì)算機(jī)；5.后臺(tái)計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算時(shí)間差與傳輸?shù)乃俣?，得到三個(gè)錨點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)的距離 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)再根據(jù)三邊定位算法，建立方程 解得 則，(χ,y)為未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息。
權(quán)利要求
基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，所述方法應(yīng)用的環(huán)境至少包括1臺(tái)集中式定位計(jì)算設(shè)備以及4個(gè)具有精確時(shí)間同步功能的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其中1個(gè)節(jié)點(diǎn)為位置未知節(jié)點(diǎn)，3個(gè)節(jié)點(diǎn)為位置已知的錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，所述方法包括以下步驟(1)、位置未知節(jié)點(diǎn)廣播發(fā)出定位消息m1；(2)、位置未知節(jié)點(diǎn)廣播發(fā)出定位消息m2，其內(nèi)容包括定位消息m1發(fā)出時(shí)的精確時(shí)間t1；(3)、錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)在捕獲定位消息m1之后記錄收到該消息的時(shí)間；(4)、錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)在捕獲定位消息m2之后，通過(guò)計(jì)算得到未知節(jié)點(diǎn)消息的傳輸時(shí)間，并將本消息發(fā)送給集中式定位計(jì)算設(shè)備；(5)、集中式定位計(jì)算設(shè)備在收到來(lái)自三個(gè)錨點(diǎn)的傳輸時(shí)間值之后，通過(guò)距離定位法得到該未知節(jié)點(diǎn)的具體坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，其特征在 于，所述集中式定位計(jì)算設(shè)備采用三邊定位算法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于無(wú)線(xiàn)傳輸延遲的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法。該方法使用在帶有錨點(diǎn)，且具有精確時(shí)間同步的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中。通過(guò)本方法可以準(zhǔn)確測(cè)量出無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的未知節(jié)點(diǎn)的位置。本方法首先需要未知節(jié)點(diǎn)兩次廣播定位消息；然后，錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)捕獲這些定位消息，計(jì)算出消息到達(dá)本地所需的時(shí)間，并上傳給集中式定位計(jì)算設(shè)備；最后由集中式定位計(jì)算設(shè)備完成未知節(jié)點(diǎn)位置的計(jì)算。利用本發(fā)明可以有效計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的具體位置，為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位提供了一種新方式。
文檔編號(hào)H04W84/18GK101846737SQ20091006669
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者何麗莉, 姜宇, 張健, 曹英暉, 胡成全 申請(qǐng)人:何麗莉