用于無線傳感器的控制器和用于確定無線傳感器在生物質(zhì)中的位置的方法發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和這類網(wǎng)絡(luò)中的傳感器的位置確定，尤其是當(dāng)傳感器被部署在具有異質(zhì)RF波傳輸接口的環(huán)境(如生物質(zhì))中時的位置確定。位置確定還可稱為定位。發(fā)明背景在從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署中受益的許多應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)中的每個無線傳感器節(jié)點都需要關(guān)于其位置的信息以便正確地解釋其自身的傳感器數(shù)據(jù)，并且根據(jù)其在全域和網(wǎng)絡(luò)中的布局而起作用。在網(wǎng)絡(luò)被部署在具有同質(zhì)傳輸接口的例如空氣或水的環(huán)境中時，大多數(shù)已開發(fā)的定位技術(shù)(如基于范圍的和與范圍無關(guān)的方法)得到對傳感器節(jié)點的位置的相對精確的估計。然而，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被部署在具有異質(zhì)傳輸接口的例如生物質(zhì)和其它的固體化合物的環(huán)境中時，這類定位技術(shù)的性能著實顯著地降級，所述異質(zhì)傳輸接口即是在空間范圍內(nèi)密度發(fā)生密度變化的接口。異質(zhì)環(huán)境中的定位是重要的工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(如生物質(zhì)生產(chǎn))中面臨的主要問題。各種異質(zhì)傳輸接口具有不同的無線信號性質(zhì)，但是所有這些接口的一個共同特征是它們比同質(zhì)傳輸接口更多地干擾例如無線信號并且干擾的方式較不可預(yù)測。本發(fā)明的目標是克服與在異質(zhì)環(huán)境中的無線定位有關(guān)的問題，并且提供一種用于定位生物質(zhì)中的無線傳感器的方法以及使用這種方法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種用于確定埋入生物質(zhì)中的無線傳感器的位置的方法，其中所述無線傳感器處于一個或多個無線單元的無線通信距離內(nèi)，所述方法包括：-接收與所述無線傳感器相關(guān)聯(lián)的至少一個生物質(zhì)特征，-使用兩個或更多個位置確定方法，通過所述無線傳感器與所述無線單元中的一個或多個配合來確定所述無線傳感器的兩個或更多個位置估計表示，以及-通過組合所述兩個或更多個位置估計表示中的至少兩個來確定所述無線傳感器的增強的位置估計；其中所述確定增強的位置估計方法的步驟和所述使用兩個或更多個位置確定方法的步驟中的至少一個包括使用所述至少一個生物質(zhì)特征中的一個或多個。通過本發(fā)明，提供一種使得對在如生物質(zhì)的異質(zhì)環(huán)境中的傳感器位置的確定(也被稱為“定位”)事實上可行的方法，盡管與如空氣或水的同質(zhì)系統(tǒng)相比，生物質(zhì)表現(xiàn)出對定位的許多阻礙和限制。所述一個或多個無線單元可以包括三個、四個或更多個無線單元以進一步提高位置確定的準確性。根據(jù)本發(fā)明，基于混合測量的無線傳感器的定位可實現(xiàn)優(yōu)于基于單一測量類型的定位的性能改進，因為不同類型測量的測量噪聲來自于不同來源。因此，通過使用例如離散時間卡爾曼濾波器來融合來自基于范圍的定位方法(如接收信號強度RSS或到達時間(ToA))以及與范圍無關(guān)的定位方法(如N跳多邊定位)的位置估計表示，將增強在生物質(zhì)中的位置估計的精度，所述生物質(zhì)構(gòu)成具有異質(zhì)傳輸接口的環(huán)境。此外，可通過在傳感器級部署離散時間卡爾曼濾波器來解決由于通信信道的不可靠性(尤其是在如生物質(zhì)的環(huán)境中的情況)而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的間歇觀測的問題。此外，通過考慮包圍傳感器的生物質(zhì)的生物質(zhì)特征，即，實際物理參數(shù)，并且根據(jù)這些生物質(zhì)特征來解釋兩個或更多個定位方法的結(jié)果或所述方法的組合結(jié)果，定位得以進一步改進。實際物理參數(shù)可以是例如溫度和/或濕度，所述實際物理參數(shù)常常是作為傳感器的生物質(zhì)數(shù)據(jù)采集任務(wù)的一部分，通過傳感器以任何方式加以測量。在優(yōu)選實施方案中，生物質(zhì)特征用于選擇以下各項的可能值，例如：RF波傳播速度、介電常數(shù)、網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)之間的翻譯因子以及例如米的矢量范數(shù)，所述矢量范數(shù)是用于計算和解釋距離和/或所使用的不同定位方法的可靠性、加權(quán)或變化。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語生物質(zhì)可以指主要由有機材料組成的任何異質(zhì)環(huán)境，所述有機材料例如青貯飼料堆、小麥堆、稻谷堆、馬鈴薯堆等，干草或稻草包、堆肥、肥料、木材(例如木碎料)等。根據(jù)本發(fā)明，無線單元可以是任何種類的無線設(shè)備，所述設(shè)備可與無線傳感器以與本發(fā)明的特定實施方案中所使用的定位方法兼容的方式進行通信。由此可見，在無線通信的距離內(nèi)的情況下，本發(fā)明高度地取決于特定的方法、所使用的無線單元和無線通信技術(shù)以及至少埋入了無線傳感器的生物質(zhì)的性質(zhì)。在優(yōu)選實施方案中，存在一些無線單元并且這些無線單元中的一些本身是無線傳感器，以使得可能有四個或更多個無線傳感器彼此配合來確定它們各自的定位。在根據(jù)本發(fā)明的包括無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選實施方案中，一個無線單元作為無線網(wǎng)關(guān)來工作以便使傳感器數(shù)據(jù)和所估計的位置可用。無線網(wǎng)關(guān)本身可以包括埋入生物質(zhì)中的無線傳感器，但是優(yōu)選定位于生物質(zhì)外部并且可能包括絕對定位設(shè)備，例如GPS單元或用于存儲預(yù)定絕對位置的裝置。當(dāng)無線傳感器中的一些已借助本發(fā)明而獲得自己的位置時，所述傳感器可以計算其相對于無線網(wǎng)關(guān)的位置，并因此當(dāng)由無線網(wǎng)關(guān)提供時，根據(jù)本地或全域網(wǎng)格來計算其絕對位置。本發(fā)明也提供一種改進的生物質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)解釋，所述改進是就特定數(shù)據(jù)的意義和可靠性以及在相關(guān)情況下破壞控制應(yīng)部署在什么特定位置而言。例如，對傳感器數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系的知識可使得可能解釋以下事實的意義：傳感器中的一些超出數(shù)據(jù)閾值，例如溫度閾值。如果傳感器處在同一區(qū)域時，那么事實可能意味著：在所述區(qū)域中一定存在錯誤。另一方面，如果傳感器遍布生物質(zhì)分布，其中所述傳感器之間存在一些非超出的傳感器，那么事實可能意味著：整個生物質(zhì)接近極限，但還不一定具有臨界意義。另舉一例，對傳感器位置的知識意味著：容易認定傳感器，所述傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與從鄰近傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)明顯不同。然后可將這種傳感器簡單地標記為不可靠的，或可以相對容易地調(diào)查出情況，并且在已知傳感器位置時，可能將所述傳感器與一個新的傳感器交換。作為第三個實施例，位置信息使得便于執(zhí)行破壞控制，例如通過除去一堆生物質(zhì)中分解太快的一部分，以使得所述狀況不會蔓延至堆料的其余部分，或在一堆生物質(zhì)上傾倒抗真菌藥物，估計“保質(zhì)期”并因此確定首先要使用青貯飼料堆的哪一部分；基于代表性的試驗而不是僅基于來自頂層的樣品來確定用于生物質(zhì)儲罐的最優(yōu)的或甚至有差異的儲藏條件；攪拌并且可能將添加劑加入肥料儲罐；在小麥堆的覆蓋物上找到撕破的洞，添加更多堆肥蠕蟲或決定熱處理一堆肥堆；使用傳感器數(shù)據(jù)來用于產(chǎn)品或運輸定價并知曉在什么位置取出相應(yīng)樣品用于備案等。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，通過兩個或更多個定位方法確定的位置估計表示可包括實際位置坐標(平面的或空間的)或其它位置參考，或者所述位置估計表示可包括可以被轉(zhuǎn)換成位置的信息，例如矢量的數(shù)目、相對于其它無線單元的距離或角度或組合，從而允許通過三邊定位、三角測量或多邊定位將所述表示轉(zhuǎn)換成位置坐標。例如需要用來完成到位置的轉(zhuǎn)換的距離的數(shù)目取決于轉(zhuǎn)換方法和測量的準確性，以及對位置坐標的類型和準確性的要求。例如，當(dāng)使用三邊定位時，兩個距離足以限制平面中的兩個坐標的可能性，并且三個距離足以建立平面中的單個坐標或空間中的兩個可能的坐標。如果距離測量是不可靠的和/或不準確的，那么將要改進位置坐標的準確性來獲得離其它無線單元的距離。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，無線傳感器在任何可能的情況下測量離四個或五個不同無線單元的距離。當(dāng)處在彼此的通信距離內(nèi)的兩個無線傳感器需要測量離彼此的距離來用于其各自的定位工作時，本發(fā)明的方法可使所述傳感器中的一個進行測量并且將結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)至另一個傳感器，從而可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量、處理功率、時間和/或電池，或者可以使它們兩個都確定距離，彼此共享結(jié)果，并且接著使用兩個測量的平均值來用于定位，從而利用對同一距離進行兩次測量的可能性。當(dāng)定位估計表示包括可被轉(zhuǎn)換成位置而不是實際位置坐標的信息時，實際位置可在將不同定位方法的結(jié)果組合之前予以計算，或者可組合信息并且根據(jù)所組合的信息計算實際位置。例如，如果兩個定位方法都提供一組用于三邊定位的3個距離來作為其位置估計表示，那么可將對應(yīng)的距離組合來產(chǎn)生一組可隨后用于三邊定位的3個距離。根據(jù)本發(fā)明，在定位方法中對生物質(zhì)特征的考慮可例如通過以下方式來實施：使用生物質(zhì)特征作為因子或用于概率考慮，或者通過查找方程中使用的與生物質(zhì)特征相依賴的常數(shù)，例如根據(jù)溫度或水分改變光速c的值，或者根據(jù)實際生物質(zhì)而改變所使用的方程，或任何其它適合的方式。當(dāng)兩個或更多個位置確定方法包括基于范圍的位置確定方法和與范圍無關(guān)的位置確定方法時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。這些優(yōu)勢可包括使用來自一個方法的預(yù)測誤差來減少另一方法的誤差，從而改進系統(tǒng)的總精度。因為在生物質(zhì)中的基于范圍的和與范圍無關(guān)的位置確定方法通常具有不同誤差來源和不確定性的原因，所以將一些位置確定方法進行組合的優(yōu)勢得以進一步加強，選擇位置確定方法以使得至少一個方法是基于范圍的方法并且至少一個方法是與范圍無關(guān)的方法。當(dāng)所述組合所述兩個或更多個位置估計表示中的至少兩個涉及通過離散時間卡爾曼濾波器的融合時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。這些優(yōu)勢可包括使用生物質(zhì)特征來減少一個方法的誤差，從而改進整個系統(tǒng)的總精度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，卡爾曼濾波器融合是用于經(jīng)由方法的迭代來獲得對可靠位置估計的最快和最準確的收斂。當(dāng)所述基于范圍的位置確定方法是基于選自包括以下方法的清單的位置確定方法時：-接收信號強度(RSS)，-飛行時間(ToF)，-飛行時間差(TDoF)，-到達時間(ToA)，-到達時間差(TDoA)，-單向行程測量，-往返行程測量，-RSS分析，以及-到達角(AoA)，獲得本發(fā)明的有利實施方案。上述基于范圍的位置確定方法具有不同的優(yōu)勢和劣勢，但是全部都適合于在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用。方法的選擇可取決于一些參數(shù)，如可用的處理功率和內(nèi)存、必需的時間消耗和迭代次數(shù)、可用的測量和先決條件，例如像無線單元之間的時間同步、時間戳的準確性、信號強度測量的分辨率等。此外，某些基于范圍的方法可能偏好某些種類的生物質(zhì)，使得所述選擇取決于特定的應(yīng)用。在本發(fā)明的實施方案中，一些基于范圍的方法在操作時被實施并可用于無線傳感器中，從而允許處理器基于特定環(huán)境中的現(xiàn)場經(jīng)驗來選擇或切換要使用的方法。當(dāng)所述與范圍無關(guān)的位置確定方法是基于選自包括以下方法的清單的位置確定方法時：-基于N跳多邊定位技術(shù)，以及-基于單跳邊測定位(lateration)技術(shù)，獲得本發(fā)明的有利實施方案。上述與范圍無關(guān)的位置確定方法具有不同的優(yōu)勢和劣勢，但是全部都適合于在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用。方法和其特定變體的選擇可取決于一些參數(shù)，如可用的處理功率和內(nèi)存、必需的時間消耗和迭代次數(shù)、可用的測量和先決條件，例如像網(wǎng)絡(luò)拓撲學(xué)和技術(shù)、特定應(yīng)用中的傳感器分布的密度、為節(jié)省功率而對網(wǎng)絡(luò)流量的所需限制等。此外，某些與范圍無關(guān)的方法可能偏好某些種類的生物質(zhì)，使得所述選擇取決于特定應(yīng)用。在本發(fā)明的實施方案中，一些與范圍無關(guān)的方法在操作時被實施并可用于無線傳感器中，從而允許處理器基于特定環(huán)境中的現(xiàn)場經(jīng)驗來選擇或切換要使用的方法。當(dāng)所述至少三個無線單元中的一個或多個包括無線傳感器時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，無線單元中的大多數(shù)都包括傳感器。例如，用于監(jiān)測青貯飼料堆的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可例如包括10至100個埋入青貯飼料中的無線傳感器和一個包括在青貯飼料外部的網(wǎng)關(guān)的無線單元，以及任選地也放置在青貯飼料外部的充當(dāng)無線中繼的一個或兩個無線單元。當(dāng)所述方法是分散方法并且通過無線傳感器來進行時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。這些優(yōu)勢可包括在改進的包裝運送方面的系統(tǒng)可靠性。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，傳感器具有處理器，所述處理器被啟用來主要基于所述傳感器與鄰近傳感器的網(wǎng)絡(luò)通信來對所述傳感器自身進行定位。因而，分散了對處理功率的需要，否則將需要在中央位置處的更強大和更加昂貴的處理器，并且有效地減小在較長距離范圍內(nèi)或歷經(jīng)數(shù)次跳躍的網(wǎng)絡(luò)流量的量。當(dāng)所述方法是集中式方法和通過如無線網(wǎng)關(guān)的中央單元來進行以用于一些無線傳感器時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。這些優(yōu)勢可包括在一些實施方案中減少系統(tǒng)的總功率消耗，因為與在分散式系統(tǒng)中消耗功率來沿傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸額外信息相比，在集中式系統(tǒng)中操作的單獨傳感器的電池壽命可支持較長的處理時間。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所有傳感器的位置確定都被集中地進行，從而有利于使用處理功率極小的廉價無線傳感器。集中的定位也有利于在不同定位任務(wù)之中更好地或至少更快和更容易地使用和重用數(shù)據(jù)和測量，從而允許對傳感器網(wǎng)絡(luò)和生物質(zhì)環(huán)境建立更大的透視。當(dāng)所述至少一個生物質(zhì)特征包括溫度、水分含量、濕度、密度、干物質(zhì)含量、含鹽量和pH值中的至少一個時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，針對調(diào)節(jié)定位而測量的生物質(zhì)特征是以任何方式針對有利于生物質(zhì)監(jiān)測而測量的特征。接收生物質(zhì)特征的步驟可包括無線傳感器感測與其周圍生物質(zhì)有關(guān)的特征。本發(fā)明進一步涉及使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來使用多個無線單元監(jiān)測生物質(zhì)，其中無線單元中的至少一個是無線網(wǎng)關(guān)并且至少一個是無線傳感器，所述方法包括：-將至少一個無線傳感器埋入生物質(zhì)中；-通過使用根據(jù)本發(fā)明的用于無線傳感器的位置確定的方法來確定所述無線傳感器的增強的位置估計，-接收來自所述無線傳感器的至少一個生物質(zhì)特征，-經(jīng)由所述無線網(wǎng)關(guān)將所述增強的位置估計的表示和所述至少一個生物質(zhì)特征中的一個或多個的表示傳輸至生物質(zhì)監(jiān)測接口。通過本發(fā)明，提供一種更智能、更容易、更快和更可靠的監(jiān)測生物質(zhì)的方式，因為本發(fā)明所允許的對傳感器位置的知識具有許多優(yōu)勢。定位的傳感器例如允許農(nóng)夫精確地知曉他的青貯飼料堆中正在分解的位置，所述傳感器允許警告決策過程考慮傳感器數(shù)據(jù)的空間性質(zhì)，以便例如將一些具有異常數(shù)據(jù)的鄰近傳感器考慮為可靠的，所述傳感器允許例如當(dāng)傳感器已被移動時更好地解釋、加權(quán)和忽略傳感器數(shù)據(jù)，等。通過本發(fā)明獲得的傳感器定位的其它優(yōu)勢在以上和以下給出。所述用途包括在所述確定所述無線傳感器的增強的位置估計的步驟上一次被進行以后，在以下事件中的一個或多個發(fā)生時，重復(fù)所述步驟：-預(yù)定時間已過去，-例如像溫度的預(yù)定生物質(zhì)特征已變化超過預(yù)定量，-所述無線傳感器中的例如像加速計的運動檢測器已檢測到可能的運動，-無線單元的位置估計將所述無線單元呈現(xiàn)為移動中的物體，-處理器已確定上一位置估計指示所述傳感器已移動超過預(yù)定距離；-例如像接收信號強度的無線通信性質(zhì)已變化超過預(yù)定量，以及-對確定所述無線傳感器的所述位置的請求已被接收。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，定位過程以規(guī)律的或動態(tài)確定的時間間隔進行重復(fù)。在已獲得具有可接受的可靠性和準確性的位置估計的前幾次迭代之后，所述過程可以有規(guī)律地進行來驗證位置沒有發(fā)生改變或了解生物質(zhì)中的改變?nèi)绾斡绊懚ㄎ环椒?。時間間隔可以是固定的或可基于例如特定的應(yīng)用、特定的生物質(zhì)、當(dāng)前應(yīng)用中的定位歷史等來確定。在優(yōu)選實施方案中，新的定位還可由例如以上列舉的某些事件觸發(fā)。這可確保位置變化或異常數(shù)據(jù)測量在它們出現(xiàn)之后被相對快地加以檢測和分析。當(dāng)所述使用埋入生物質(zhì)中的無線傳感器包括：-使用兩個或更多個位置確定方法，通過所述無線傳感器與所述至少四個無線單元中的三個或更多個配合來確定所述無線傳感器的兩個或更多個位置估計表示，以及-通過組合所述兩個或更多個位置估計表示中的至少兩個來確定所述無線傳感器的增強的位置估計；其中所述至少一個生物質(zhì)特征中的一個或多個是用于所述確定增強的位置估計和所述使用兩個或更多個位置確定方法中的至少一個。當(dāng)用于埋入生物質(zhì)中的無線傳感器的位置確定的所述方法實施根據(jù)以上任一者的方法時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。本發(fā)明進一步涉及一種用于無線傳感器的控制器，其中所述無線傳感器用于埋入生物質(zhì)中，所述控制器被配置成：接收與無線傳感器相關(guān)聯(lián)的至少一個生物質(zhì)特征；至少使用無線傳感器與一個或多個無線單元之間的無線通信的性質(zhì)來確定所述無線傳感器的兩個或更多個位置估計表示；以及通過組合所述兩個或更多個位置估計表示中的至少兩個來確定所述無線傳感器的增強的位置估計；其中所述控制器被配置成使用所述至少一個生物質(zhì)特征執(zhí)行所述確定中的至少一個。通過本發(fā)明，提供一種用于無線傳感器的控制器，所述控制器以實際的和可行的方式促進在如生物質(zhì)的異質(zhì)環(huán)境中的位置確定，盡管與如空氣或水的同質(zhì)系統(tǒng)相比，生物質(zhì)表現(xiàn)出對定位確定的許多阻礙和限制。根據(jù)本發(fā)明，基于混合測量的無線傳感器的定位確定可實現(xiàn)優(yōu)于基于單一測量類型的定位確定的性能改進，因為不同類型測量的測量噪聲來自于不同來源。因此，通過使用例如離散時間卡爾曼濾波器來融合來自例如基于范圍的定位確定方法(例如接收信號強度RSS或到達時間(ToA))以及例如與范圍無關(guān)的定位確定方法(例如N跳多邊定位)的位置估計表示，將增強在生物質(zhì)中的位置估計的精度，所述生物質(zhì)構(gòu)成具有異質(zhì)傳輸接口的環(huán)境。此外，可通過在傳感器級部署離散時間卡爾曼濾波器來解決由于通信信道的不可靠性(尤其是在如生物質(zhì)的環(huán)境中的情況)而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的間歇觀測的問題。此外，通過考慮包圍傳感器的生物質(zhì)的生物質(zhì)特征，即，實際物理參數(shù)，并且根據(jù)這些生物質(zhì)特征來解釋兩個或更多個定位確定方法的結(jié)果或所述方法的組合結(jié)果，定位確定甚至得以進一步改進。實際物理參數(shù)可以是例如溫度和/或濕度，所述實際物理參數(shù)常常是作為傳感器的生物質(zhì)數(shù)據(jù)采集任務(wù)的一部分，通過傳感器以任何方式加以測量。在優(yōu)選實施方案中，生物質(zhì)特征用于選擇以下各項的可能值，例如：RF波傳播速度、介電常數(shù)、網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)之間的翻譯因子以及例如米的矢量范數(shù)，所述矢量范數(shù)是用于計算和解釋距離和/或所使用的不同定位確定方法的可靠性、加權(quán)或變化?？刂破骺蛇h離無線傳感器或在無線傳感器本地。以這樣的方式，可提供集中和分散式系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可允許處理中的至少一些遠離無線傳感器或在無線傳感器本地來執(zhí)行。集中或分散式系統(tǒng)的使用可有利地根據(jù)無線傳感器處的可用處理資源、無線傳感器處的可用功率(可以是電池)和/或與從無線傳感器傳輸有關(guān)的任何要求來使用。當(dāng)定位估計表示包括可被轉(zhuǎn)換成位置而不是實際位置坐標的信息時，實際位置可在將不同定位方法的結(jié)果組合之前予以計算，或者可組合信息并且根據(jù)所組合信息計算實際位置。根據(jù)本發(fā)明，在定位方法中對生物質(zhì)特征的考慮可例如通過以下方式來實施：使用生物質(zhì)特征作為因子或用于概率考慮，或者通過查找方程中使用的與生物質(zhì)特征相依賴的常數(shù)，例如根據(jù)溫度或水分改變光速c的值，或者根據(jù)實際生物質(zhì)而改變所使用的方程，或任何其它適合的方式。當(dāng)控制器被配置成使用離散時間卡爾曼濾波器融合來組合所述兩個或更多個位置估計表示中的至少兩個時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，卡爾曼濾波器融合是用于經(jīng)由方法的迭代來獲得對可靠位置估計的快速和準確的收斂?？商峁┮环N包括本文公開的任何控制器的無線傳感器。所述無線傳感器可以包括以下一個或多個：一個或多個傳感器設(shè)備，所述傳感器裝置被配置成獲得至少一個生物質(zhì)特征；電源；以及無線通信單元。當(dāng)所述電源包括電池時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。當(dāng)所述無線傳感器包括無線單元時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。當(dāng)所述一個或多個傳感器裝置、處理器和無線通信單元配合來將測量到的數(shù)據(jù)傳輸至無線單元時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。在另一實施方案中，無線單元中的至少一個包括無線中繼單元或網(wǎng)關(guān)單元。當(dāng)所述處理器被布置來在測量到的數(shù)據(jù)傳輸至所述無線單元之前對所述數(shù)據(jù)應(yīng)用卡爾曼濾波器時，獲得本發(fā)明的有利實施方案。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，卡爾曼濾波器可用于例如在生物質(zhì)數(shù)據(jù)被傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)或另一數(shù)據(jù)收集中央設(shè)備之前，平滑處理、改進、清理或甚至預(yù)測所述生物質(zhì)數(shù)據(jù)。在一個實施方案中，控制器被并入是傳感器網(wǎng)絡(luò)的一部分的無線傳感器中。本發(fā)明進一步涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其包括至少四個無線單元，其中所述至少四個無線單元中的至少一個包括根據(jù)如本文公開的本發(fā)明的實施方案的無線傳感器。通過本發(fā)明，提供一種新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其尤其對于生物質(zhì)監(jiān)測目的來說是高度有益的，因為它允許對甚至在這類復(fù)雜的異質(zhì)環(huán)境中的傳感器的定位。當(dāng)所述無線單元中的至少一個包括無線中繼單元或網(wǎng)關(guān)單元時，獲得本發(fā)明的有利實施方案?？啥ㄎ挥谏镔|(zhì)外部，例如定位在青貯飼料堆頂部上的無線中繼單元可用于關(guān)于通過附近的無線傳感器的定位的配合，即，充當(dāng)定位無線傳感器需要的至少3個無線單元之一。以那種方式，如果所埋入的無線傳感器的密度較低，那么可以分布可稱為定位助手的許多部件。無線中繼單元可使用例如GPS單元來確定其自身的位置并且從而支持無線傳感器的定位并充當(dāng)錨節(jié)點。除了充當(dāng)定位助手的外，無線中繼可在本發(fā)明的實施方案中顯著改進生物質(zhì)中的網(wǎng)絡(luò)通信，因為所述無線中繼在生物質(zhì)外部的優(yōu)選位置允許它們經(jīng)由空氣在更大的距離范圍內(nèi)以更加可靠的方式彼此通信并與無線網(wǎng)關(guān)通信。具有或不具有傳感器的無線中繼單元都在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？商峁┮环N包括本文公開的任何控制器和一個或多個無線傳感器的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可包括至少四個無線單元。所述無線單元中的至少一個可以包括所述一個或多個無線傳感器。本發(fā)明進一步涉及一種生物質(zhì)，所述生物質(zhì)中埋入了根據(jù)以上任何內(nèi)容的一個或多個無線傳感器?？商峁┮环N生物質(zhì)，所述生物質(zhì)中埋入了本文公開的任何無線傳感器。根據(jù)本發(fā)明的埋入可定位傳感器的生物質(zhì)大大改進生物質(zhì)監(jiān)測的可用性和方便性。附圖下文將參照附圖來描述本發(fā)明，在附圖中：圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的埋入了無線傳感器的生物質(zhì)的方塊圖，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的無線傳感器的方塊圖，圖3示出無線傳感器的實施方案，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的定位方法的方框圖，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的優(yōu)選定位算法的方框圖，圖6示出帶有6個無線單元的網(wǎng)絡(luò)，以及圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的包括無線中繼單元的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。詳述圖1示出根據(jù)本發(fā)明的埋入了多個無線傳感器WS1、WS2、…、WS6的生物質(zhì)BM的方塊圖，以下參照圖2做進一步描述。還提供無線網(wǎng)關(guān)WG和可能被包括在所述無線網(wǎng)關(guān)中的生物質(zhì)監(jiān)測接口BMI，所述無線網(wǎng)關(guān)和所述生物質(zhì)監(jiān)測接口優(yōu)選位于生物質(zhì)外部。生物質(zhì)BM可以構(gòu)成眾多的任何形式的任何異質(zhì)環(huán)境，所述異質(zhì)環(huán)境主要是由有機材料組成，所述有機材料例如：青貯飼料堆、小麥堆、稻谷堆、馬鈴薯堆等，干草或稻草包、堆肥、肥料、木材(例如木碎料)等。生物質(zhì)典型地是以包括大量固體為特征，所述固體典型地能夠保持不同量的水或其它液體。在堆積時，一些生物質(zhì)包括相對較大的、充滿空氣的空間，例如，一堆較大的馬鈴薯，然而大多數(shù)生物質(zhì)僅僅保持少量空氣或并不保持空氣。無線傳感器WS1、WS2、…、WS6被在一定程度上任意地埋入生物質(zhì)中。傳感器的分布可以通過將所述傳感器植入最終成形的生物質(zhì)堆中來進行組織，或可以僅在堆積、包裝、打樁或包裹等操作之前或期間將傳感器放入生物質(zhì)中，從而導(dǎo)致分布接近隨機。無線傳感器具有用于彼此通信、與無線網(wǎng)關(guān)WG通信和/或與其它網(wǎng)絡(luò)單元通信的裝置，由此建立任何合適種類的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在不利用中央控制或利用任何級別的中央控制的情況下進行一定程度地組織。在本發(fā)明的實施方案中，無線網(wǎng)關(guān)WG可以充當(dāng)公共網(wǎng)絡(luò)控制器，用以例如通過指派IP網(wǎng)絡(luò)配置中的IP地址來組織無線傳感器。無線網(wǎng)關(guān)WG是在某種意義上有助于實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線傳感器與一個或多個外部單元之間的訪問的網(wǎng)絡(luò)單元。無線網(wǎng)關(guān)WG可以例如包括常規(guī)的無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)硬件，用于在不同網(wǎng)絡(luò)之間(例如，在具有WiFi能力的傳感器與互聯(lián)網(wǎng)或任何其它網(wǎng)絡(luò)之間，或例如與GSM或其它蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信單元之間)建立訪問并且進行路由選擇。無線網(wǎng)關(guān)WG因此可以包括以下各項的功能性和任務(wù)中的一個或多個：常規(guī)網(wǎng)關(guān)、訪問點、路由器、網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)地址指派或解析、安全性控制器、萬維服務(wù)器(webserver)等。在優(yōu)選實施方案中，無線網(wǎng)關(guān)WG還進行以下任務(wù)：收集并且可能地精煉來自無線傳感器的數(shù)據(jù)和信息。另外，無線網(wǎng)關(guān)WG可以包括無線傳感器，或所述無線網(wǎng)關(guān)可以是完全專用于收集來自所有無線傳感器的數(shù)據(jù)的無傳感器單元。無線網(wǎng)關(guān)可以進一步包括定位裝置，所述定位裝置用于例如借助在位于生物質(zhì)和重型建筑或容器外部的情況下可行的GPS單元來獲得所述無線網(wǎng)關(guān)本身的初始位置。所述網(wǎng)關(guān)還可以由用戶手動地提供它的位置，或可以僅將所述網(wǎng)關(guān)界定在無線傳感器所能涉及到的全域的中心，即，它們的定位網(wǎng)格中的起點或其它參考位置。生物質(zhì)監(jiān)測接口BMI優(yōu)選包括用于預(yù)處理的裝置，所述裝置用于在無線網(wǎng)關(guān)WG接收到來自傳感器的測量到的生物質(zhì)數(shù)據(jù)時對其進行預(yù)處理。就此而言，生物質(zhì)監(jiān)測接口BMI被包括在無線網(wǎng)關(guān)中或被連接到無線網(wǎng)關(guān)。預(yù)處理可以包括粗糙濾波來去除明顯錯誤的測量結(jié)果，或可以包括插值裝置來估計遺漏的測量結(jié)果。另外，預(yù)處理可以包括求平均值、模式識別、臨界狀況檢測、數(shù)據(jù)匯總準備、轉(zhuǎn)換成其它數(shù)據(jù)格式或以常用文件格式報告、預(yù)測未來變化和可能狀況、建議合適破壞控制或預(yù)防措施等。在無線網(wǎng)關(guān)和生物質(zhì)監(jiān)測接口的簡單實現(xiàn)方式中，數(shù)據(jù)在一定程度上未經(jīng)處理就被轉(zhuǎn)發(fā)，以便通過用戶或其它裝置(例如，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、電信等)來進一步處理。在更高級的實施方案中，生物質(zhì)監(jiān)測接口BMI將數(shù)據(jù)處理至一定程度，從而允許生物質(zhì)監(jiān)測接口在情況已經(jīng)變成、正在變成或可能被預(yù)測要變成更糟情況下只轉(zhuǎn)發(fā)消息。因此，從生物質(zhì)監(jiān)測接口BMI到用戶的唯一輸出是在出現(xiàn)問題時例如借助短文本消息SMS從手機GSM模塊傳輸?shù)南ⅲ⑶铱赡苁且砸?guī)律時間間隔(例如每周)指示一切工作正常的消息。生物質(zhì)監(jiān)測接口也可以是被動部件，在這個意義上，所述生物質(zhì)監(jiān)測接口收集并且預(yù)處理數(shù)據(jù)，但只在用戶發(fā)出請求之后或只在警報狀況發(fā)生時才傳輸數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，還可以將一些預(yù)處理任務(wù)分配給無線傳感器，所述預(yù)處理任務(wù)例如濾出完全錯誤的測量結(jié)果(例如，通過將測量到的值與閾值水平進行比較)、估計遺漏的測量結(jié)果，這些任務(wù)是例如通過卡爾曼濾波，或例如根據(jù)在測量結(jié)果超過預(yù)定閾值的情況下只將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)的規(guī)則來進行。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的無線傳感器WS的方塊圖。在優(yōu)選實施方案中，無線傳感器是一種高級實現(xiàn)方式并且受到具有適合的形狀(例如，球形或卵形)的耐用外殼的保護，以使得所述無線傳感器能夠承受沖擊、很大的力、濕度以及苛刻化學(xué)環(huán)境等，即，所述無線傳感器典型地將被暴露于生物質(zhì)內(nèi)或用于處理生物質(zhì)的處理機或精煉機中達較短或較長時間的情況。專利申請WO2008/151635A1中公開了優(yōu)選傳感器實施方案的實施例及其在青貯飼料監(jiān)測系統(tǒng)中的部署，所述專利申請在此以引用方式整體并入本文，所述專利申請與本發(fā)明為相同的發(fā)明人。無線傳感器WS包括一個或多個傳感器設(shè)備SD1、SD2，所述傳感器設(shè)備用于測量或以其它方式采集表示周圍生物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)例如是溫度、濕度或水分、pH值、含鹽量等。傳感器設(shè)備是無線生物質(zhì)傳感器的主要用途，因為所述無線生物質(zhì)傳感器目的在于匯集數(shù)據(jù)用以監(jiān)測生物質(zhì)的狀況，例如，生物質(zhì)是否分解過快，或生物質(zhì)是否并未充分受熱以滅除有機物和例如螺卵等。然而，現(xiàn)有技術(shù)中廣泛地闡述了適合的傳感器設(shè)備和傳感器任務(wù)，并且因此，技術(shù)人員將會了解如何實現(xiàn)并且使用無線生物質(zhì)傳感器的用于本發(fā)明的實施方案的那個部分。無線傳感器進一步包括用于預(yù)處理來自傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)的傳感器處理器SP和用于將數(shù)據(jù)傳達到適合的用戶的無線通信單元WCU。處理器可以是適合于進行本發(fā)明的特定實施方案的任務(wù)的任何種類的處理器，例如，中央處理器CPU、數(shù)字信號處理器DSP、可編程門陣列PGA等。無線通信單元WCU可以包括例如根據(jù)IEEE802.11標準(也被稱作WiFi)的任何適合的無線通信技術(shù)，或任何其它的射頻RF通信裝置。在圖2的方塊圖中示出的是被連接到無線通信單元WCU的通信天線CA。應(yīng)注意，任何天線技術(shù)及其任何實際的實現(xiàn)方式、以及天線的任何適合的布局均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在優(yōu)選實施方案中，數(shù)據(jù)被傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)WG，如果到網(wǎng)關(guān)的距離過長，那么所述傳輸可能經(jīng)由其它無線傳感器來進行，并且所述無線網(wǎng)關(guān)優(yōu)選使得數(shù)據(jù)可以某種形式通過圖1所示的生物質(zhì)監(jiān)測接口BMI為用戶所利用。用于經(jīng)由其它無線傳感器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)的實現(xiàn)方式是眾所周知的，例如，如在EsmaeilS.Nadimi、HenningT.(2009)的論文“ObserverKalmanfilteridentificationandmultiplemodeladaptiveestimationbasedclassificationofanimalbehaviourusingwirelesssensornetworks”，農(nóng)用計算機與電子設(shè)備(ComputersandElectronicsinAgriculture.)，第68卷，刊號：1.9-17中所公開。無線傳感器還包括電源PS，所述電源典型地包括某種種類的電池單元。在優(yōu)選實施方案中，電源可以包括生物過程能量設(shè)備，所述生物過程能量設(shè)備從環(huán)繞傳感器的生物質(zhì)中固有能量類型中的一種能量類型來發(fā)電。任何其它電源，如例如，燃料電池、太陽能面板、電源總線接線等均在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但并非所有電源都合適于本發(fā)明的所有應(yīng)用。電源用于對傳感器設(shè)備、處理器、無線通信單元以及無線傳感器的其它電路提供電力。除了上文提及的部件之外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)并且在某些實施方案必要的程度上，無線傳感器還可以進一步包括：另外的部件，例如像易失性存儲器(例如，RAM等)和非易失性存儲器(例如，ROM、閃存等)；另外或其它的處理器或可編程電路；其它通信裝置(例如，有線網(wǎng)絡(luò)通信)、定時器、振蕩器、運動檢測器；或任何其它輔助設(shè)備或電路。圖3示出本發(fā)明的實施方案的無線傳感器WS，所述無線傳感器具有的形狀比圖2的方塊圖所示更為實際。在優(yōu)選實施方案中，無線傳感器的形狀是球形，如圖3所示，或所述無線傳感器被成形成類似的其它圓形物體，如橢圓體或卵形體。通信天線CA和其它部件優(yōu)選地被保護在外殼內(nèi)部，但是如圖3所示的較小開口或突起可能是傳感器設(shè)備和可能的生物過程電源與它們的源極進行接觸所必需的。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的無線傳感器，除了上文提及的功能性之外，傳感器處理器SP被進一步布置來處理用于定位無線傳感器的算法。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，這是借助不同的方法來執(zhí)行，所述方法涉及與其它無線傳感器或無線單元(例如，無線網(wǎng)關(guān))的通信，并且甚至優(yōu)選將測量到的生物質(zhì)特征并入定位算法中。為了節(jié)省電池電量并且減少網(wǎng)絡(luò)流量，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，無線傳感器并不連續(xù)地執(zhí)行定位。它會遵循生物質(zhì)的可能有關(guān)檢測的大多數(shù)應(yīng)用(即典型地儲藏、分解或運輸應(yīng)用)的性質(zhì)，這些應(yīng)用中不會在長的時間段內(nèi)攪動或以其它方式操控生物質(zhì)。因此，對于大多數(shù)生物質(zhì)應(yīng)用而言，可能穩(wěn)妥的是：假定針對無線傳感器獲得的位置估計在長時間內(nèi)保持有效，在一些應(yīng)用中，甚至在數(shù)周或數(shù)月內(nèi)保持有效。因此，在已執(zhí)行多次定位迭代以便以令人滿意的可靠性獲得位置估計之后，僅以預(yù)定或動態(tài)確定的時間偶爾地進行定位的驗證是有益的并且是完全足夠的。在優(yōu)選實施方案中，定位的驗證以規(guī)律的時間間隔進行，這取決于先前定位的嘗試的可靠性和歷史，但除此之外或替代地，用來確定應(yīng)當(dāng)何時執(zhí)行更新的定位的一些替代方式都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。定位或其足以進行一定程度驗證的部分可例如以規(guī)律的時間間隔來進行，即在以下情況下進行：當(dāng)預(yù)定時間(例如，一天或一周)已經(jīng)過去時；當(dāng)預(yù)定生物質(zhì)特征(例如像溫度)已經(jīng)變化超過可以指示情況與假定情況大不相同的預(yù)定量時；當(dāng)無線傳感器中的例如像加速計的運動檢測器已經(jīng)檢測到可能的運動時；當(dāng)定位估計指示傳感器正在移動時；當(dāng)例如像接收信號強度的無線通信性質(zhì)已經(jīng)變化超過預(yù)定量，由此指示相對于另一無線單元的位置已經(jīng)發(fā)生變化時；當(dāng)?shù)湫偷亟?jīng)由生物質(zhì)監(jiān)測接口和網(wǎng)關(guān)從用戶處接收到對定位無線傳感器的請求時，或是從任何其它適合的觸發(fā)器接收到請求時。定位驗證或更新可以始終針對所有傳感器進行，或者所述定位驗證或更新可以是依賴于傳感器的，以使得每個傳感器決定何時進行定位，和/或取決于觸發(fā)器，僅重新定位觸動所述觸發(fā)器的傳感器。例如，在一些傳感器中的加速計指示運動時，本發(fā)明的一個實施方案可被布置來決定只對那些傳感器進行定位，然而本發(fā)明的替代實施方案可被布置來更新所有傳感器的定位以便實現(xiàn)完全的確定性。在優(yōu)選實施方案中，采樣和/或通信頻率有所不同。起初，在并不知道或僅僅粗略估計出無線傳感器位置時，采樣和/或通信頻率是高的以便穩(wěn)定定位過程，即，以便完成估計位置的過程的瞬態(tài)響應(yīng)。隨后，取決于定位估計穩(wěn)定時所處的比率，采樣將會減少。在觀測到傳感器測量結(jié)果或?qū)⑵浞诸悶楫惓r，采樣和/或通信頻率將會再次增加以便檢測異常情況，從而決定異常數(shù)據(jù)指示生物質(zhì)中的變化，例如，分解過程的開始，或?qū)鞲衅鞫茸x數(shù)作為錯誤排除。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和定位是已知的主題，并且在這兩個領(lǐng)域都已經(jīng)進行過很多工作。然而，所做工作幾乎都是專門使用空氣作為傳輸介質(zhì)來進行的。在對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信和定位的相對短的距離做考慮時，空氣可被視為同質(zhì)介質(zhì)。無線電波在空氣中的行為非常接近無線電波在真空中的行為。這意味著：可以通過大多數(shù)物理書籍中出現(xiàn)過的定義明確的公式在理論上準確地描述信號在空氣中行進的性質(zhì)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在使用異質(zhì)材料作為傳輸介質(zhì)時的情況并非如此。在異質(zhì)材料中，材料區(qū)域內(nèi)的射頻特征將由那個區(qū)域的介電常數(shù)確定。在電磁波行進通過變化區(qū)域時，它將會不同程度地受到折射、反射以及衍射的影響，這取決于信號頻率和區(qū)域大小。這會導(dǎo)致過度衰減、嚴重的多路徑路由、改變信號傳播速度以及其它類似的現(xiàn)象，并且因此導(dǎo)致確定傳感器的位置中的不準確性。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，更為復(fù)雜的是要考慮到：同質(zhì)材料，尤其是生物材料的性質(zhì)(如靜電性)將會導(dǎo)致估計誤差，因為全局或局部變化可能不同程度地影響所述區(qū)域。隨著時間流逝，在材料的各個部分中，溫度可能不同程度地變化，含水量可能變化，等等。這些變化中的每種變化將潛在地改變材料的RF性質(zhì)。這種情況必須納入考慮，從而避免在傳感器的位置估計中的誤差越來越大。在例如青貯飼料堆的情況下，密度、水分含量、鹽度以及溫度方面的變化均是決定堆垛區(qū)域的介電常數(shù)的因素。在整個堆垛上，這些參數(shù)可以明顯不同，作為一個實施例，密度可以相差因子4。在完全不同于空氣的環(huán)境中部署現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和定位解決方案將會產(chǎn)生嚴重誤差。已經(jīng)眾所皆知的是，接收信號強度(RSS)測量是不準確的而且是變化的，即使在空氣中也是如此。如果在不考慮材料的異質(zhì)性質(zhì)的情況下被部署在例如青貯飼料或其它生物質(zhì)中，那么測量可不與距離相關(guān)。依賴于飛行時間(TOF)的所有方法也將受到影響，依賴于到達時間(TOA)、到達時間差(TDOA)或雙向測距的所有方法也是如此。隨著介電常數(shù)的變化，光速并且因此TOF均會發(fā)生變化。此外，現(xiàn)有的基于TOF的系統(tǒng)依賴于可在2.4GHz頻帶中利用的高帶寬。眾所周知，在RF范圍中，高頻率通常比低頻率更難穿透材料，因此，與使用433MHz系統(tǒng)比較，在使用2.4GHz系統(tǒng)時會丟失許多范圍。如果在生物質(zhì)(例如青貯飼料)中保持不變地來使用，那么基于到達角(AOA)的系統(tǒng)還將面臨一些嚴重的挑戰(zhàn)。AOA系統(tǒng)依賴于測量入射波的角度。這高度依賴于視線(LOS)，并且使得僅僅存在有限的多路徑路由。在例如青貯飼料中，并不存在視線和嚴重的多路徑路由。由于并不存在視線，因此將會極難以預(yù)測多路徑中正確的那條路徑。為了解決這些問題并且促進定位，盡管生物質(zhì)是異質(zhì)環(huán)境，但根據(jù)本發(fā)明的實施方案的無線傳感器通過以下方式確定其相對于其它傳感器的位置：組合兩個或更多個定位方法，并且根據(jù)對生物質(zhì)環(huán)境的性質(zhì)(例如，溫度或水分含量)的當(dāng)前知識來進一步增強結(jié)果。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的優(yōu)選定位方法的方框圖。在優(yōu)選實施方案中，定位方法通過傳感器處理器SP來進行，所述傳感器處理器可以使用附近無線單元和通信測量數(shù)據(jù)，所述通信測量數(shù)據(jù)來自無線通信單元WCU并且還可能來自傳感器設(shè)備SD1、SD2或生物質(zhì)特征的其它來源。進行兩種不同定位方法LM1、LM2。所述定位方法應(yīng)當(dāng)優(yōu)選被選擇來使得它們的誤差來源是盡可能無關(guān)聯(lián)的，例如，依賴于異質(zhì)生物質(zhì)環(huán)境中的一些未知通信性質(zhì)中的不同的未知通信性質(zhì)。例如，可以彼此良好互補的方法可以包括基于范圍的方法和與范圍無關(guān)的方法，或基于距離的方法和基于強度的方法等?？赡芏ㄎ环椒ǖ膶嵗ǎ夯诜秶亩ㄎ患夹g(shù)，如到達時間(ToA)、到達時間差(TDoA)、往返行程到達時間以及接收信號強度(RSS)。與范圍無關(guān)的定位技術(shù)，如單跳多邊定位和N跳多邊定位。在實際情況中并且當(dāng)然在傳感器被埋入生物質(zhì)中的情況下，兩種方法LM1、LM2的結(jié)果將可能不同。這些結(jié)果被饋送到數(shù)據(jù)融合塊DF。就最簡的形式而言，這個數(shù)據(jù)融合塊可以僅為在進行或不進行加權(quán)情況下例如被實現(xiàn)為不同種類的FIR或IIR濾波器的、帶有或不帶有存儲器的求平均值塊。所述數(shù)據(jù)融合塊的更高級實現(xiàn)方式包括(例如)卡爾曼濾波器、貝斯葉網(wǎng)絡(luò)(BayesianNetwork)、登普斯特-謝弗(Dempster-Shafer)理論、模式識別、分類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊邏輯。數(shù)據(jù)融合塊的輸出被用于增強的位置估計ELE，即，在與單獨的定位方法LM1、LM2進行比較時得以增強。定位方法LM1、LM2的輸出是定位估計表示，即，位置估計或用來建立位置估計的參數(shù)，例如，無線傳感器與三個其它單元之間的距離估計。在前一情況中，數(shù)據(jù)融合塊基于從定位方法LM1、LM2接收到的兩個(或更多個)位置估計來輸出位置估計。在后一情況中，數(shù)據(jù)融合塊融合對應(yīng)的參數(shù)，例如，針對同一其它單元的距離估計，以使得數(shù)據(jù)融合塊的輸出還包括例如3個距離估計，這種增強的位置估計ELE可以用來例如通過三邊定位來推導(dǎo)出增強的位置估計。在后一情況中，參數(shù)還可以是例如相對于其它單元的方向或角度，所述方向或角度也可用來建立位置估計。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，定位方法LM1、LM2以及數(shù)據(jù)融合塊DF還可以接收測量到的生物質(zhì)特征BC?？紤]生物質(zhì)特征是否可行取決于特定的定位方法，但在不可預(yù)測并且異質(zhì)的環(huán)境(如生物質(zhì))中，大多數(shù)定位方法是否可以在某些生物質(zhì)特征(例如，溫度或水分含量)已知時更為可靠地進行估計還是未知的。在數(shù)據(jù)融合塊中，例如，在已知定位方法1隨著溫度增加而變得越來越不可靠的情況下，或在已知例如用于定位方法2的傳播速度常量在水分含量每次加倍時會增加一個百分數(shù)情況下，生物質(zhì)特征可以用來預(yù)處理或加權(quán)來自不同定位方法的數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，圖4中的兩種定位方法的例示僅僅用于舉例說明簡單的實施方案。任何數(shù)目的定位方法都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方案是通過使用三種定位方法加以改進，如下所述。圖5示出本發(fā)明的實施方案的定位算法的方框圖，所述定位算法借助離散時間卡爾曼濾波器DF來將三個定位方法LM1、LM2、LM3的結(jié)果融合在一起。圖5的算法所利用的三個優(yōu)選定位方法是：兩個基于范圍的方法，即到達時間(TOA)和接收信號強度(RSS)；以及一個與范圍無關(guān)的方法，即N跳多邊定位。應(yīng)注意，發(fā)明人已經(jīng)確認了所有方法中的、應(yīng)當(dāng)被適配來用于特定異質(zhì)環(huán)境(如特定種類的生物質(zhì))中的變量、項或方程，如下文更詳細地指示。針對特定異質(zhì)性質(zhì)或環(huán)境來調(diào)整所述方法的任何適配法均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。應(yīng)進一步注意，用于生物質(zhì)中的無線傳感器的定位的任何定位方法的任何組合(例如，通過卡爾曼融合)均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。RSS分析定位技術(shù)是一種基于范圍的方法，其可以根據(jù)以下來適配用于本發(fā)明的實施方案：每個無線傳感器都基于接收信號強度指示器(RSSI)來估計其離無線單元(例如，不同無線傳感器或無線網(wǎng)關(guān))的距離。為了估計發(fā)射器與接收器之間的距離，文獻中已經(jīng)廣泛地使用了對數(shù)距離路徑損耗模型是：其中n是指示環(huán)境中的信號強度的降低率的路徑損耗指數(shù)，d0是接近發(fā)射器的參考距離，并且d是發(fā)射器與接收器之間的距離，即，離需要估計來確定位置估計的另一無線單元的距離。路徑損耗函數(shù)以dB來表示測量到的信號強度。路徑損耗是例如通過以下方式計算：獲得來自其它無線單元的傳輸強度信息并且減去通過無線傳感器中的無線通信單元測量到的接收強度。傳輸強度與接收強度之間的差指示這兩個位置之間的路徑損耗?？傮w上，指數(shù)n是取決于環(huán)境的。在自由空間中，n接近2。在更為復(fù)雜的環(huán)境中，n將會較大。用于某種生物質(zhì)的適合的n可以通過以下方式確定：在不同狀況下進行測試，并且隨后應(yīng)用適合于特定生物質(zhì)的當(dāng)前狀況的n。測試還可以揭示環(huán)境變化所處的例如溫度、水分等，指數(shù)n應(yīng)當(dāng)在所述算法中發(fā)生變化。用于一些種類的生物質(zhì)(包括青貯飼料)的n的典型值可以在因子2與8之間變化。應(yīng)注意，方程(1)中的模型并未考慮周圍環(huán)境中的因素，如干擾、多路徑以及衰落，并且因此，路徑損耗可以僅僅視為平均值。為了考慮這些因數(shù)，已經(jīng)表明的是，接收信號強度通常顯示出均值為的高斯正態(tài)分布(Gaussiannormaldistribution)。因此，可以采用概率方法，并且通過將零均值、方差高斯隨機變量N[0,σ]添加到路徑損耗中來將路徑損耗模型化為隨機變量因此，在給定其它無線單元與無線傳感器的距離為d的情況下，所觀測到的路徑損耗PL(d)等于L的概率為：由于路徑損耗被模型化為隨機變量，因此，L的每個可能值將與概率相關(guān)聯(lián)。如果給定任何L，那么從無線傳感器到其它無線單元的可能距離x可以由方程(1)推導(dǎo)出：因此，在給定實際距離d情況下，檢測到的距離為x的概率可以使用方程(5)，即高斯誤差函數(shù)(erf(.)和互補誤差函數(shù)(erfc(.))進行計算，并且由方程(6)表示：使用這種技術(shù)，計算出距離的概率分布函數(shù)，并且獲得曲線，所述曲線定義出無線傳感器處于離其它無線單元距離x內(nèi)的概率。具有最高概率的距離與其它單元的最高概率距離一起用來界定無線傳感器的位置。得到來自不同無線單元的距離估計將導(dǎo)致形成帶有邊界的區(qū)域，所述邊界使得定位在這些邊界內(nèi)的無線傳感器的存在概率最大化。帶有邊界的所述區(qū)域的重心界定出無線傳感器的最有可能的位置。上述算法是相對簡單的方法，其僅僅考慮一個變量n，而不是2個變量。由于在生物質(zhì)內(nèi)一個點到另一個點的n變化，因此方程將會發(fā)生明顯變化。通過傳感器測量到的當(dāng)前生物質(zhì)特征優(yōu)選用于在使用期間調(diào)整n和其它參數(shù)。算法可以進一步被適配來適應(yīng)異質(zhì)環(huán)境的其它性質(zhì)。優(yōu)選用于如上所述與其它方法組合的與范圍無關(guān)的定位方法是N跳多邊定位技術(shù)。圖6示出帶有6個無線單元1至6的無線網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的通信路徑以帶有箭頭的線示出。無線單元1、2、5以及6(由雙環(huán)指示)的位置已經(jīng)例如根據(jù)知識或先前的估計而確定，而無線單元3和4的位置并未確定。如從無線通信網(wǎng)格理論得知，定義出協(xié)作子樹，并且確定初始位置估計，例如，確定為周圍無線單元的位置估計的均值。盡管初始估計可能會對必需的迭代次數(shù)造成充分影響，但就估計的最終準確性而言，所述初始估計可能并不是非常重要，因為本發(fā)明的定位方法使得估計朝著真實位置收斂。對無線單元3和4的位置估計可以在中心點處加以計算或被分散在無線單元中的每一個中。計算子樹的邊緣給出明確確定的或超過預(yù)定的方程集合，這些等式集合可以使用非線性最優(yōu)化來解出。用于圖6中的網(wǎng)絡(luò)的非線性方程集合在以下方程中示出。目標在于最小化無線單元之間的測量到的距離與使用無線單元位置估計計算出的距離之間的殘差。就此而言，在解出以下最優(yōu)化問題之前或之后，將距離或坐標從跳數(shù)翻譯成例如米。對應(yīng)于1跳的以例如米計的距離取決于特定生物質(zhì)以及網(wǎng)絡(luò)拓撲學(xué)和技術(shù)進行選擇。應(yīng)進一步注意，就此而言，與上述和下述的其它定位方法一樣，距離的界定以及因此相關(guān)的計算是取決于所選的矢量范數(shù)以及矢量維數(shù)的數(shù)目，所述矢量范數(shù)例如出租車距離l1、歐幾里得距離l2、切比雪夫(Chebyshev)距離l∞或任何其它范數(shù)(例如，l2/3)。用于距離計算的矢量范數(shù)的選擇還取決于特定生物質(zhì)。歐幾里得距離在本實施例中用作范數(shù)，為了簡單起見，所述范數(shù)還是二維的。Ri,j的量表示兩個無線單元之間的測量到的距離，并且平方根下的量指示估計的距離。fi,,j的量表示測量到的距離與估計的距離之間的殘差。目標函數(shù)意圖最小化在所有方程上的均方差F。這種最優(yōu)化問題的解可以使用一些標準最小平方方法或卡爾曼濾波器來獲得，并且結(jié)果是針對位置未知或不準確的每個無線單元的坐標估計集合。在方法的優(yōu)選組合中，另一個基于范圍的定位技術(shù)是到達時間(TOA)方法。為了說明這個方法，在可能沒有視線(NLOS)的狀況下，考慮2維定位任務(wù)，其中使用位置未知的無線傳感器并M個其它無線單元。無線傳感器和無線單元配備有能夠測量到達時間(TOA)的無線通信單元。令x是將要確定的無線傳感器位置，并且xi，i=1、2、…、M是第i個其它無線單元的已知位置。首先，在存在視線而缺少測量噪聲的情況下，在第i個無線單元處的到達時間(TOA)(以τi指示)為其中是無線傳感器與第i個無線單元之間的距離，其中||·||2表示歐幾里得范數(shù)，并且C是所選信號傳播速度。在這個方法中，信號傳播速度和介電常數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)特定生物質(zhì)進行選擇，這種選擇優(yōu)選考慮當(dāng)前由傳感器測量到的生物質(zhì)特征。例如，傳播速度可以改變因子4。明顯地，TOA(τi)可以通過乘以C來容易地轉(zhuǎn)換成距離。然而，實際上，由di表示的距離測量結(jié)果受到干擾并且被模型化為：其中εi是測量誤差，ηi是因沒有視線(NLOS)而引起的誤差，并且φi是在第i個BS處的NLOS存在變量。εi是具有已知方差σi2的零均值白高斯變量。距離測量結(jié)果分別對應(yīng)于在φi=0和φi=1時的LOS和NLOS傳播。假定ηi是具有已知概率密度函數(shù)(pdf)(以p(di)表示)的正態(tài)隨機變量，并且它的值遠遠大于di0和|εi|。還假定{εi}、{φi}以及{ηi}是無關(guān)的。假定di0和εi可以忽略不計，方程(2)的觀測到的測量結(jié)果則可以通過以下方程實現(xiàn)良好近似：令第i個BS處的NLOS傳播的概率為p(φi=1)=qi，這又意味著p(φi=0)=1-qi。假定{qi}先前已知，并且它們的值足夠小以使得很有可能存在至少三個LOS測量結(jié)果。也就是說，在這個方法論中，定位估計將不涉及NLOS測量結(jié)果。重要的是應(yīng)指明{σi2}、{qi}和NLOS分布可以由現(xiàn)場測試獲取。在現(xiàn)場測試中，MS位置已知，這意味著BS之間的真實距離是可用的。對于MS與BS之間的每個路徑測量來說，可以容易地區(qū)分出所述真實距離是對應(yīng)于LOS傳播還是NLOS傳播。因此，假定LOS情形下的干擾足夠小，如果對應(yīng)的推導(dǎo)出的距離可與真實值相當(dāng)，那么所述路徑就被檢測為LOS路徑。否則，所述路徑被確認為NLOS測量結(jié)果，因為它在大大地偏離理想的LOS路徑?；趤碜源罅吭囼灥腖OS/NLOS確認結(jié)果，可以獲得{qi}的經(jīng)驗概率，而NLOS分布根據(jù)所確認的NLOS測量結(jié)果推出。此外，{σi2}可以使用所確認的LOS測量結(jié)果及其對應(yīng)的無噪聲距離進行估計。給定距離測量結(jié)果矢量d=[d1,d2I...,dM]以及NLOS概率和pdf的情況下，任務(wù)就是得出φ＝[φ1，φ2，…，φM]和x。這可以通過解出矢量空間(方程集合)中的最優(yōu)化問題來完成。利用來自至少3個不同無線單元的距離估計x集合，可以使用三邊定位，通過形成帶有邊界的區(qū)域來確定無線傳感器的位置估計，其中所述邊界使得定位在那些邊界內(nèi)的無線傳感器的存在概率最大化。帶有邊界的所述區(qū)域的重心界定出無線傳感器的最有可能的位置。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，定位算法是分散式方法，并且因此通過無線傳感器自身或至少在所選數(shù)目的無線傳感器中進行。與其中所有傳感器都需要將它們的原始通信測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)结槍λ袀鞲衅鱽碛嬎阄恢霉烙嫷闹醒攵ㄎ粏卧?例如，網(wǎng)關(guān))的系統(tǒng)相比，分散算法大大減少網(wǎng)絡(luò)流量。減少的網(wǎng)絡(luò)通信的量意味著傳感器中的電池消耗較小，并且除了傳遞到網(wǎng)關(guān)的生物量測量結(jié)果本身之外，沒有大數(shù)據(jù)量的不可靠的遠程或多跳通信。在本發(fā)明的替代實施方案中，無線傳感器僅僅配備簡單、便宜的處理器，所述處理器僅管理來收集數(shù)據(jù)，而并不具有用以確定無線傳感器自身的位置的處理能力。相反，網(wǎng)關(guān)或其它中央單元接收來自所有傳感器的通信特征(如信號強度或到達時間)以及它們的傳感器數(shù)據(jù)，并且確定所有傳感器的位置。由此，只有一個或少數(shù)無線單元(例如，網(wǎng)關(guān))需要強力的處理器。在本發(fā)明的替代實施方案中，一些無線傳感器并不包括用于定位或用于執(zhí)行必要測量的裝置，因為中央定位單元會執(zhí)行這些操作。因此，網(wǎng)絡(luò)中的一些傳感器僅僅具有完全未知的定位，或這些傳感器通過以下方式大概地定位：僅僅確定在能夠定位的無線傳感器中就例如最容易通信或最強信號而言感覺最為接近的無線傳感器。在本發(fā)明的替代實施方案中，一些無線傳感器確實僅僅包括用于定位或用于執(zhí)行必要測量的裝置，因為中央定位單元會執(zhí)行這些操作。因此，網(wǎng)絡(luò)中的一些傳感器僅僅具有完全已知的位置，所述已知位置被稱作錨節(jié)點。圖7示出生物質(zhì)BM(例如，青貯飼料或馬鈴薯)的細長堆垛。多個無線傳感器WS被埋入所述堆垛中，如虛線框所示。無線網(wǎng)關(guān)WG位于堆垛外部。無線傳感器WS彼此通信以便對自身進行定位。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，每個無線傳感器應(yīng)當(dāng)處在至少三個無線單元的無線通信距離內(nèi)，以便根據(jù)本發(fā)明建立增強的位置估計。此外，無線傳感器可能經(jīng)由通過其它無線傳感器的多次跳躍來將測量數(shù)據(jù)和其增強的位置估計傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)。在生物質(zhì)內(nèi)的無線通信距離典型地非常短時，可能需要大量跳躍來到達網(wǎng)關(guān)，并且可能難以找到3個無線傳感器來關(guān)于定位來配合。因此，在圖7的實施方案中，提供位于生物質(zhì)堆頂部上的許多無線中繼單元WR。無線中繼單元可以用于關(guān)于通過附近的無線傳感器的定位的配合，即，充當(dāng)定位無線傳感器需要的至少3個無線單元之一。通過那種方式，無線中繼單元可以被視為許多定位輔助器，如果所埋入的無線傳感器的密度略低，或隨機性已經(jīng)導(dǎo)致生物質(zhì)堆的某些區(qū)域的較低密度，那么可以對這些定位輔助器進行分布。無線中繼單元WR可以包括外部定位裝置，例如像GPS單元，由于所述單元位于生物質(zhì)外部，因此將會致力于確定它們自身的位置并且由此支持無線傳感器的定位。此外，如果傳感器網(wǎng)絡(luò)包括帶有GPS或類似絕對定位裝置的兩個設(shè)備，那么無線傳感器的相對定位得以簡化，因為方向可以由兩個絕對位置推導(dǎo)出。除了充當(dāng)定位輔助器之外，無線中繼單元可以大大改進苛刻環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)通信，因為所述單元在生物質(zhì)外部的位置使得它們能夠通過空氣在更長距離范圍內(nèi)以更加可靠的方式彼此通信并且與無線網(wǎng)關(guān)通信。因此，在通過無線中繼單元而非通過其它埋入的傳感器進行中繼的情況下，來自遠離所述網(wǎng)關(guān)的無線傳感器的數(shù)據(jù)通信可以避免多次網(wǎng)絡(luò)跳躍。在優(yōu)選實施方案中，無線中繼單元是專用單元，其并不包括傳感器設(shè)備或其它傳感器特定的實現(xiàn)方式，但應(yīng)注意，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述無線傳感器也可充當(dāng)無線中繼單元。