專利名稱：二進(jìn)制傳感器網(wǎng)絡(luò)修正權(quán)值網(wǎng)格質(zhì)心法目標(biāo)定位策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)定位技術(shù)領(lǐng)域，能針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有限，如何盡可能地對此區(qū)域中目標(biāo)位置進(jìn)行定位，從而引入網(wǎng)格和修正權(quán)值的辦法，再和質(zhì)心法進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定位精度地提高。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)、微系統(tǒng)技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，20世紀(jì)90年代末，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network, WSN)技術(shù)相繼被一些國際重要機(jī)構(gòu)預(yù)測為將改變世界的重要新技術(shù)，相關(guān)研究工作在世界各主要國家積極地開展起來[1]。然而當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于地球物理學(xué)(例如地震監(jiān)測)、軍事系統(tǒng)、搶險救災(zāi)、交通監(jiān)測、生物學(xué)研究等領(lǐng)域時，由于這些領(lǐng)域通常缺乏傳統(tǒng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施(Internet、GPS和移動通信網(wǎng)等)的支持，所以目標(biāo)定位和跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的兩個研究熱點(diǎn)。近年來涌現(xiàn)出了大量的針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)和算法。其中傳統(tǒng)質(zhì)心定位算法非常簡單，完全基于網(wǎng)絡(luò)連通性；在此基礎(chǔ)上還有加權(quán)質(zhì)心定位算法，粒子濾波算法之所以不適用，是因?yàn)榱Ｗ訛V波計(jì)算復(fù)雜度高、實(shí)時性差，不適用傳感器節(jié)點(diǎn)級別的處理。普通多重網(wǎng)格的定位算法，主要研究了分布式二進(jìn)制傳感器網(wǎng)絡(luò)對單目標(biāo)進(jìn)行定位的情況，其定位原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)，計(jì)算復(fù)雜度可調(diào)節(jié)，定位精度優(yōu)于質(zhì)心定位法，但仍舊存在很大的定位誤差。我們在傳統(tǒng)質(zhì)心法和普通多重網(wǎng)格定位法的基礎(chǔ)上，引入了修正權(quán)值概念，選擇合理的點(diǎn)作為計(jì)算權(quán)值的參考點(diǎn)，提出了參考點(diǎn)的兩種選擇方案，得到兩種不同的定位結(jié)果，即CEGMW和CDNMW兩種改進(jìn)方法。這兩種方法都利用有限節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位精度提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于修正權(quán)值網(wǎng)格質(zhì)心定位的方法。具體實(shí)現(xiàn)包括以下步驟a)、首先根據(jù)每個節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息找出哪些節(jié)點(diǎn)此刻探測到了目標(biāo)。根據(jù)這些節(jié)點(diǎn)，將目標(biāo)存在區(qū)域縮小成一個矩形，并且將矩形劃分為M個網(wǎng)格。b)、對于這些網(wǎng)格，按照上文有效網(wǎng)格選擇的原則，可以將目標(biāo)存在區(qū)域進(jìn)一步地縮小。c)、在文中提出的CEGMW法和CDNMW法中任意選一種方法。根據(jù)具體的選擇方法， 找出它所對應(yīng)的參考點(diǎn)，再計(jì)算出所有剩余的有效網(wǎng)格與該參考點(diǎn)的距離屯。d)、由c)中所得到的所有距離Cli的倒數(shù)，作為修正權(quán)值定位法中的權(quán)值。e)、將各個有效網(wǎng)格的權(quán)值和中心坐標(biāo)代入式O)，從而計(jì)算出該目標(biāo)的最終位置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，比傳統(tǒng)質(zhì)心定位法，定位誤差減小了近80%，比普通網(wǎng)格質(zhì)心發(fā)的誤差減小了 65%。該發(fā)明方法有較好的目標(biāo)定位。


圖1將200個傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在任務(wù)區(qū)域中間位置；圖2縮小后的目標(biāo)存在區(qū)域；圖3網(wǎng)格點(diǎn)M的選擇。圖4四種方法的對于y = χ勻速直線運(yùn)動的比較
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明a)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)初始布置先將200個傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在任務(wù)區(qū)域中間位置。b)對目標(biāo)存在的區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步縮小如圖2所示，為了方便計(jì)算，此區(qū)域就取矩形。然后將該矩形區(qū)域均勻劃分M個網(wǎng)格(M = w2，w為自然數(shù))，選出滿足下述要求的網(wǎng)格點(diǎn)，再計(jì)算出這些被選出的網(wǎng)格中心點(diǎn)坐標(biāo)，以它們坐標(biāo)均值作為目標(biāo)位置的估計(jì)。挑選條件是這些網(wǎng)格中有部分網(wǎng)格是在鄰居節(jié)點(diǎn)里面的不能探測目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，根據(jù)所有網(wǎng)格與這些不能探測目標(biāo)的鄰居節(jié)點(diǎn)的距離d，如果d<R，則就將這些小網(wǎng)格剔除。如圖1所示，如果節(jié)點(diǎn)3檢測到目標(biāo)進(jìn)入，搜索鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)表發(fā)現(xiàn)只有節(jié)點(diǎn)1和2也探測到目標(biāo)，而節(jié)點(diǎn)4未探測到目標(biāo)，那么根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)中探測到目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)的位置信息，得到目標(biāo)位置可能存在的矩形區(qū)域，提出除在節(jié)點(diǎn)4 中的網(wǎng)格，因?yàn)槟繕?biāo)不可能在這些網(wǎng)格中。假設(shè)鄰居節(jié)點(diǎn)中有K個節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)，第i假設(shè)鄰居居節(jié)點(diǎn)中有K個節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)，第i個節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)(Xi，yi)，節(jié)點(diǎn)的探測區(qū)域?yàn)镽，通過

權(quán)利要求
1.一種基于修正權(quán)值網(wǎng)格質(zhì)心法目標(biāo)定位，該方法含有以下步驟a)、首先根據(jù)每個節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息找出哪些節(jié)點(diǎn)此刻探測到了目標(biāo)。根據(jù)這些節(jié)點(diǎn)，將目標(biāo)存在區(qū)域縮小成一個矩形，并且將矩形劃分為M個網(wǎng)格。b)、對于這些網(wǎng)格，按照上文有效網(wǎng)格選擇的原則，可以將目標(biāo)存在區(qū)域進(jìn)一步地縮小。c)、找出一個參考點(diǎn)，再計(jì)算出所有剩余的有效網(wǎng)格與該參考點(diǎn)的距離屯。d)、由c)中所得到的所有距離Cli的倒數(shù)，作為修正權(quán)值定位法中的權(quán)值。e)、將各個有效網(wǎng)格的權(quán)值和中心坐標(biāo)代入權(quán)值休整公式中，從而計(jì)算出該目標(biāo)的最終位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正權(quán)值網(wǎng)格之心定位法，其特征在于所述步驟a)中目標(biāo)存在的有效區(qū)域的縮小，可以將目標(biāo)最終定位結(jié)果誤差縮小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正權(quán)值網(wǎng)格之心定位法，其特征在于所述步驟b)中為了對引入修正權(quán)值的概念，必須將次區(qū)域進(jìn)行劃分成很多網(wǎng)格。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正權(quán)值網(wǎng)格之心定位法，其特征在于所述步驟c)中參考點(diǎn)的選擇是有兩種方法，結(jié)合次參考點(diǎn)與各個網(wǎng)格距離，即為權(quán)值，引入修正進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)節(jié)定位誤差，效果很好。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，是一種新穎的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法。對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的目標(biāo)定位，然而此區(qū)域當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目有限，而且這些節(jié)點(diǎn)一旦安置好，就不可以再移動。如果有目標(biāo)在此區(qū)域經(jīng)過時，要能對于每個時間點(diǎn)，對它進(jìn)行誤差盡可能小的位置定位。針對這一問題，結(jié)合已有的傳統(tǒng)質(zhì)心定位法，提出了一種基于修正權(quán)值的網(wǎng)格質(zhì)心定位法。由于此方法可以有效縮小目標(biāo)存在區(qū)域，并且考慮到這些目標(biāo)存在區(qū)域內(nèi)若干網(wǎng)格的主導(dǎo)地位不同，結(jié)合權(quán)值，并且可以進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)定位精度的大幅度提高。
文檔編號H04L12/24GK102480379SQ201010563008
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者劉剛, 彭力 申請人:江南大學(xué)