專(zhuān)利名稱：一種超寬帶無(wú)線傳感網(wǎng)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測(cè)距的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)，特別涉及超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)無(wú)線通信技術(shù)，具體是一種超寬帶無(wú)線傳感網(wǎng)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測(cè)距的方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的世界將很快從網(wǎng)絡(luò)時(shí)代進(jìn)入無(wú)線互聯(lián)時(shí)代。 新興的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如WiF1、WiMax> ZigBee、Ad hoc、BlueTooth和UWB等,在辦公室、 家庭、工廠、公園等方面得到了廣泛應(yīng)用。
UWB無(wú)線通信技術(shù)是一種不用載波，采用小于納秒時(shí)長(zhǎng)的不連續(xù)脈沖進(jìn)行通信的一種無(wú)線通信技術(shù)。由于UWB使用小于納秒時(shí)長(zhǎng)的超短脈沖進(jìn)行通信，其信號(hào)功率被擴(kuò)散在從O到數(shù)十GHz的超寬頻帶范圍內(nèi)，這種獨(dú)特的通信機(jī)制使其與目前頻域通信技術(shù)相比具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射功率低、與其它無(wú)線系統(tǒng)可以共存、多徑分辨能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)復(fù)雜度低、穿透能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在全球范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注，特別是在精確測(cè)距和定位領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，成為短距離、高精度無(wú)線測(cè)距和定位的首選。IEEE (美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì))于2007年最終通過(guò)的基于UWB的IEEE802. 15. 4a標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)精確測(cè)距定位的無(wú)線物理層標(biāo)準(zhǔn)。
在傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)很多，在傳統(tǒng)的測(cè)距方法中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)要想知道其他所有節(jié)點(diǎn)的距離必須向其他(N-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求幀，其他(N-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)再發(fā)送測(cè)距應(yīng)答幀，所以完成一次全網(wǎng)的距離更新總共需要發(fā)送N* (N-1)個(gè)測(cè)距幀。為了減少在傳感器網(wǎng)絡(luò)中測(cè)距幀的數(shù)量，本發(fā)明提出了一種在超寬帶無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測(cè)距的方法。發(fā)明內(nèi)容
鑒于目前超寬帶傳感器網(wǎng)絡(luò)中完成所有節(jié)點(diǎn)的測(cè)距需要發(fā)送大量測(cè)距幀的問(wèn)題， 本發(fā)明提出了一種在超寬帶無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測(cè)距的方法，從而可以減少測(cè)距幀的數(shù)量、提高測(cè)距效率。
一種超寬帶無(wú)線傳感網(wǎng)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測(cè)距的方法，包括以下步驟
I)組播發(fā)送測(cè)距幀
從第I個(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，按照1，2，3，……，N_1的先后順序，每個(gè)節(jié)點(diǎn)η (I…N_l)均以組播的形式向其所有的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)(η-1、η-2、……2、I)和第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)(η+1)發(fā)送一個(gè)測(cè)距幀；
只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)η (2…Ν-1)收到前驅(qū)節(jié)點(diǎn)η_1的測(cè)距幀后，第η個(gè)節(jié)點(diǎn)再延遲周轉(zhuǎn)時(shí)延Τ，才發(fā)送第η個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距幀，依此類(lèi)推……；
2)計(jì)算與直接后繼`的傳播時(shí)延
根據(jù)公式Tn，n+1=(Rn,n+「Sn-T)/2(l彡η彡N_l)，分別計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)η (I…N_l)與第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)(η+1)之間的傳播時(shí)延Τη，η+1 ；
其中Sn是第η個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求巾貞的時(shí)刻；Rn，n+1是第η個(gè)節(jié)點(diǎn)收到第η+1個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的應(yīng)答幀的時(shí)刻；
3)組播發(fā)送與第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)之間的傳播時(shí)延
每個(gè)節(jié)點(diǎn)η (2…Ν-1)均向其所有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)(η-1、η-2、2、1)組播發(fā)送其與第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)η+1的傳播時(shí)延Τη，η+1 ；
4)計(jì)算與非直接后繼節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)延
根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種超寬帶無(wú)線傳感網(wǎng)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測(cè)距的方法，其特征在于，包括以下步驟 1)組播發(fā)送測(cè)距幀 從第I個(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，按照1，2，3，……，N-1的先后順序，每個(gè)節(jié)點(diǎn)η (I…N_l)均以組播的形式向其所有的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)(η-1、η-2、……2、I)和第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)(η+1)發(fā)送一個(gè)測(cè)距幀； 只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)η(2…Ν-1)收到前驅(qū)節(jié)點(diǎn)η-1的測(cè)距幀后，第η個(gè)節(jié)點(diǎn)再延遲周轉(zhuǎn)時(shí)延Τ，才發(fā)送第η個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距幀，依此類(lèi)推……； 2)計(jì)算與直接后繼的傳播時(shí)延 根據(jù)公式Tn，n+1=(Rn，n+「Sn-T)/2(l≤η≤Ν-1)，分別計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)η (I…N-1)與第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)(η+1)之間的傳播時(shí)延Τη，η+1 ； 其中Sn是第η個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求幀的時(shí)刻；Rn，n+1是第η個(gè)節(jié)點(diǎn)收到第η+1個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的應(yīng)答幀的時(shí)刻； 3)組播發(fā)送與第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)之間的傳播時(shí)延 每個(gè)節(jié)點(diǎn)η (2…Ν-1)均向其所有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)(η-1、η_2、2、I)組播發(fā)送其與第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)η+1的傳播時(shí)延Τη，η+1 ； 4)計(jì)算與非直接后繼節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)延 根據(jù)公式
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)，具體是一種超寬帶無(wú)線傳感網(wǎng)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測(cè)距的方法。主要原理是通過(guò)將測(cè)距請(qǐng)求幀和測(cè)距應(yīng)答幀合二為一，分別廣播直接后繼節(jié)點(diǎn)和其他后繼節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)延，從而實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)之間的測(cè)距，具體步驟是組播發(fā)送測(cè)距幀、計(jì)算與直接后繼的傳播時(shí)延、組播發(fā)送與第一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)之間的傳播時(shí)延、計(jì)算與非直接后繼節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)延、組播與非直接后繼節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)延。至此所有的節(jié)點(diǎn)均知道了其與其他N-1個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)延，然后乘以電磁波的傳播速度，即可得到與其他所有的N-1個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離。該算法可以使用較少的數(shù)據(jù)通信讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)均獲得所有的其他節(jié)點(diǎn)的距離，可用于基于超寬帶的物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線傳感網(wǎng)中。
文檔編號(hào)H04W24/02GK103037416SQ20121054979
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者崔學(xué)榮, 李娟 , 張 浩, 吳春雷, 李忠偉, 張國(guó)平, 劉建航 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)