本项目提供了一种无线传感器网络中的单目标定位方法,主要解决现有技术定位精度较低的问题。其实现步骤为:当有目标进入无线传感器网络中时,选取当前距离目标最近的节点作为根节点;网络中发现目标的节点将各自与目标间的距离和本身的位置坐标发送到当前根节点;根节点接收到节点的信息后,计算三个节点构成三角形的面积和三个节点在以与目标间的距离为半径的同心圆上移动时构成三角形面积最大值的比值,取多组比值较大数据组合计算的目标位置的横坐标均值和纵坐标均值得到目标的最终位置坐标;随着目标的移动,重复上述步骤对目标动态定位。本发明能够改善目标的定位精度,避免了所有节点数据的定位计算,可用于目标跟踪和探测。
一种无线传感器网络中的单目标定位方法,包括如下步骤:
(1)网络中分布的无线传感器节点获取自己与目标之间的距离:
当网络中没有目标进入时,节点周期的探测网络中是否有目标出现;
当网络中有目标进入时,目标周围的节点探测到目标的出现,并广播各自与目标间的距离信息,选择当前距离目标最近的节点作为根节点,其它节点作为侦测节点;
(2)根节点向网络中的侦测节点广播自己当选为根节点信息,网络中的侦测节点将各自与目标间的距离信息和本身的位置坐标信息发送到当前的根节点;
(3)根节点接收到侦测节点发送的信息后,计算目标的位置坐标
(4)侦测节点随着目标的移动持续侦测,重复步骤(1)-(3)对目标进行动态定位
大规模无线传感器网络场景,多个无线传感器节点分布在区域中,节点一旦配置完成即保持静止不动,在节点的位置坐标已知,并且节点配备有超声波、红外线等设备的条件下,可以实现探测目标是否出现和得到节点与目标间距离的功能。
无线传感器网络中单目标定位根据是否需要与目标间的距离分为基于距离的定位方法和与距离无关的定位方法,基于距离的定位方法有三边定位方法、最大似然方法等,相比于三边定位方法,最大似然方法的计算复杂度较高。与距离无关的定位方法有质心法、DV-Hop法、Amorphous算法等,其中质心方法计算简单,定位精度受节点分布的影响较大;DV-Hop方法虽然改善了定位精度,但是在网络规模较大时,平均每跳距离误差变大,定位性能变差;Amorphous算法受到网络中节点密度的影响,节点分布密度较大时定位精度较高。基于距离的定位方法中无线传感器节点可以得到与目标间的距离,通过三个节点的位置坐标和与目标间的距离可以计算得到目标的位置坐标。但是在现实情况下,无线信号在传播过程中会遇到反射、多径传播、非视距等环境因素的干扰,超声波在空气传播过程中,温度、湿度、气压等都会影响传播速度,导致探测节点与目标之间的测距信息存在误差,选取不合适的数据组合用于定位计算会影响目标的定位精度。
具有如下创新点:
选取Si与S'imax比值较大的数据组合用于目标定位计算,既避免了采用共线、分布较差的三个侦测节点对目标定位,改善了定位精度;同时又避免了根节点采用所有数据计算目标的位置,减少了根节点的计算量。
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