CN103096462A - 一种无线传感器网络非测距节点定位方法 - Google Patents
一种无线传感器网络非测距节点定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103096462A CN103096462A CN2012105951574A CN201210595157A CN103096462A CN 103096462 A CN103096462 A CN 103096462A CN 2012105951574 A CN2012105951574 A CN 2012105951574A CN 201210595157 A CN201210595157 A CN 201210595157A CN 103096462 A CN103096462 A CN 103096462A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nodes
- beaconing nodes
- node
- wireless sensor
- sensor network
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无线传感器网络非测距节点定位方法,信标节点周期性的广播自身位置信息;未知节点在收到前三个信标节点位置信息后,停止接收数据包,储存三个点的坐标;未知节点向信标节点发送电磁波信号,信标节点接收到信号后再发确认信号返回,未知节点根据收到确认信号的次序;根据时间差,作为修正的权值,按修正后的计算式得出节点坐标;获得自身位置信息的未知节点将转为信标节点,开始周期性广播自身定位信息,直到全网节点都获知自身位置信息。本发明提出了一种在无线传感器网络中,基于到达时间差的修正加权质心节点定位算法,该算法能够避免时间同步的误差,并且简化定位机制,降低运算复杂度,有效的提高节点的定位精度。
Description
技术领域
本发明属于无线传感器网络定位技术领域,尤其涉及一种无线传感器网络非测距节点定位方法。
背景技术
在无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)中,节点的位置信息是网络消息中不可缺少的部分,是目标检测与跟踪、事件地理位置报告等功能的前提。针对传感器节点能源有限、通信易受环境影响、数量庞大且随机散播等特点,高效、精确的定位算法至关重要。
目前无线传感器网络定位算法根据是否需要测距分为两类:基于测距和非测距。基于测距的算法包括对节点之间角度与距离的测量,主要有RSSI、TDOA、AOA等,测得距离或角度,再通过三边测量法或三角测量法得到未知节点坐标。基于非测距的算法包括质心算法、DV-HOP、Amorphous等,利用构建多边形求质心或者根据节点跳数与跳距得到未知节点坐标。
发明内容
本发明提出针对TDOA无需射频测距,基于时间差为节点赋予权值,并结合质心算法对未知节点定位。
本发明实施例是这样实现的,一种无线传感器网络非测距节点定位方法,该方法包括以下步骤:
信标节点周期性的广播自身位置信息,包括ID号,自身位置坐标;
未知节点在收到前三个信标节点位置信息后,停止接收数据包,储存三个点的坐标;
未知节点向信标节点发送电磁波信号,信标节点接收到信号后再发确认信号返回,未知节点根据收到确认信号的次序,分别记录三个信标节点的接收到发送的时间差;
根据时间差,作为修正的权值,按修正后的计算式得出节点坐标;
获得自身位置信息的未知节点将转为信标节点,开始周期性广播自身定位信息,直到全网节点都获知自身位置信息。
进一步,假设信标节点O1,O2,O3,与未知节点O的距离分布为d1,d2,d3,并且以信标节点为圆心,与未知节点距离为半径画圆,则未知节点落在三圆交叠的部分,设其交点分布为A,B,C,则
对于A,B,C三点的权值,可以考虑,当O与O2,O3距离较近时,A的权值应该较大,对于O与O2,O3距离的判定,通过TDOA可以得到,时间差作为信标节点的权值,即M2,M3,设定其为A的加权因子;如下式所示:
其中n为修正系数。即根据无线传感器网络的环境不同,系数n的影响力不同。针对特定的环境,n可以由小范围的测试得到合适的取值。
本发明提出了一种在无线传感器网络中,基于到达时间差的修正加权质心节点定位算法,该算法以时间差衡量不同信标节点的权重,并予以赋权值,再利用质心算法实现定位。该算法能够避免时间同步的误差,并且简化定位机制,降低运算复杂度,有效的提高节点的定位精度。
附图说明
图1本发明算法原理图
图2本发明算法实施流程图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在各种算法中,质心算法由于其算法简单,无需测距,容易实现,但是完全依靠网络的连通性,节点部署密度越高,分布越均匀,则定位越精确,反之则误差较大。而TDOA算法依靠计算节点间通信的时间差,能够避免节点时间同步问题造成的误差,本发明提出针对TDOA无需射频测距,基于时间差为节点赋予权值,并结合质心算法对未知节点定位。
在理想的TDOA测距模型中,测出三个信标节点与未知节点的距离后,以距离为半径,信标节点坐标为圆心可画出三个圆,并且相交与一点,即未知节点的坐标。然而在现实的测量中,由于节点记录时间的内部误差,绘出的圆重叠出一块面积,可以确定未知节点在重叠的面积之内,然而对其准确位置的判定,需要衡量相交的三个点的权值,并计算。
在无线传感器网络之中,节点随机散步,假设其中有少数节点为信标节点,信标节点通过人工部署或者GPS通信携带了自身位置信息。信标节点在网络中以周期性广播自身位置信息,包括二维坐标以及ID号。当未知节点收到信息时,记录并存储,等待储存三个信标节点信息后,即暂停接受。未知节点向信标节点发射电磁波信号,信标节点接收到未知节点反馈信息后将回复确认信号。于是未知节点获得了发射和接收的时间差,讲该时间差作为质心算法中的节点权值。
以下结合具体实施例,对本发明进行详细说明:
如图1所示,假设信标节点O1,O2,O3,与未知节点O的距离分布为d1,d2,d3,并且以信标节点为圆心,与未知节点距离为半径画圆,则未知节点落在三圆交叠的部分,设其交点分布为A,B,C,则
对于A,B,C三点的权值,可以考虑,当O与O2,O3距离较近时,A的权值应该较大,对于O与O2,O3距离的判定,通过TDOA可以得到,时间差作为信标节点的权值,即M2,M3,设定其为A的加权因子。如下式所示:
其中n为修正系数。即根据无线传感器网络的环境不同,系数n的影响力不同。针对特定的环境,n可以由小范围的测试得到合适的取值。本发明经过加权,修正了A,B,C三点在质心算法中的比重。但整体上计算复杂度低,并且过程简单,容易实施,能够起到降低运算量,同时节约能耗的作用。
具体实施方式包括以下步骤:
(一)信标节点周期性的广播自身位置信息,包括ID号,自身位置坐标;
(二)未知节点在收到前三个信标节点位置信息后,停止接收数据包,储存三个点的坐标;
(三)未知节点向信标节点发送电磁波信号,信标节点接收到信号后再发确认信号返回,未知节点根据收到确认信号的次序,分别记录三个信标节点的接收到发送的时间差;
(四)根据时间差,作为修正的权值,按修正后的计算式得出节点坐标;
(五)获得自身位置信息的未知节点将转为信标节点,开始周期性广播自身定位信息,直到全网节点都获知自身位置信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种无线传感器网络非测距节点定位方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
信标节点周期性的广播自身位置信息,包括ID号,自身位置坐标;
未知节点在收到前三个信标节点位置信息后,停止接收数据包,储存三个点的坐标;
未知节点向信标节点发送电磁波信号,信标节点接收到信号后再发确认信号返回,未知节点根据收到确认信号的次序,分别记录三个信标节点的接收到发送的时间差;
根据时间差,作为修正的权值,按修正后的计算式得出节点坐标;
获得自身位置信息的未知节点将转为信标节点,开始周期性广播自身定位信息,直到全网节点都获知自身位置信息。
2.如权利要求1所述的无线传感器网络非测距节点定位方法,其特征在于,假设信标节点O1,O2,O3,与未知节点O的距离分布为d1,d2,d3,并且以信标节点为圆心,与未知节点距离为半径画圆,则未知节点落在三圆交叠的部分,设其交点分布为A,B,C,则
对于A,B,C三点的权值,可以考虑,当O与O2,O3距离较近时,A的权值应该较大,对于O与O2,O3距离的判定,通过TDOA可以得到,时间差作为信标节点的权值,即M2,M3,设定其为A的加权因子;如下式所示:
其中n为修正系数。即根据无线传感器网络的环境不同,系数n的影响力不同;针对特定的环境,n可以由小范围的测试得到合适的取值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210595157.4A CN103096462B (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种无线传感器网络非测距节点定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210595157.4A CN103096462B (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种无线传感器网络非测距节点定位方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103096462A true CN103096462A (zh) | 2013-05-08 |
CN103096462B CN103096462B (zh) | 2015-03-04 |
Family
ID=48208436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210595157.4A Active CN103096462B (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种无线传感器网络非测距节点定位方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103096462B (zh) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103945396A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-23 | 电子科技大学 | 一种不甚发达网络环境下的云计算服务节点选取方法 |
CN104023394A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-09-03 | 河海大学 | 基于自适应惯性权重的wsn定位方法 |
CN104994578A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-21 | 长春理工大学 | 基于修正的仿真曲线拟合的非测距定位算法 |
CN105050168A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-11-11 | 上海海事大学 | 基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统 |
CN105554837A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-05-04 | 中国矿业大学 | 一种井下工作面无线传感器网络智能感知节点及感知方法 |
CN105959914A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-09-21 | 浙江农林大学 | 基于时间差测量的传感网时间同步和定位联合处理方法 |
CN108307343A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-20 | 戚震宇 | 一种高精度无线室内定位方法及系统 |
CN108737952A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-11-02 | 天津大学 | 基于rssi测距改进的多边形加权质心定位方法 |
CN108769902A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-06 | 广州杰赛科技股份有限公司 | 目标定位方法、装置、计算机设备和存储介质 |
CN108872936A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-11-23 | 长沙学院 | 一种基于LoRa的终端设备三维空间定位方法 |
CN109100683A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-28 | 福州大学 | 基于卡尔曼滤波的chan-加权质心室内定位方法 |
CN109375168A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-22 | 华南理工大学 | 一种基于rssi的低速移动车辆定位方法 |
CN110118954A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-13 | 云盾智能物联有限公司 | 一种室内定位、导航方法、装置、系统 |
CN111213064A (zh) * | 2017-10-20 | 2020-05-29 | 认知系统公司 | 基于时间因子的无线网状网络中的运动位置确定 |
CN112244737A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-22 | 重庆金山医疗器械有限公司 | 一种胶囊定位方法、装置及系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101477187A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-07-08 | 山东大学 | 一种三维空间无线传感器网络非测距定位系统和方法 |
CN102175987A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-09-07 | 四川长虹电器股份有限公司 | 无线相对定位的方法及设备 |
CN102547918A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-07-04 | 重庆大学 | 一种基于非测距的无线传感网三维节点定位方法 |
CN102695269A (zh) * | 2011-03-21 | 2012-09-26 | 华为技术有限公司 | 一种定位修正方法、相关装置以及系统 |
CN102752850A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-10-24 | 南京大学 | 一种基于非测距的网络锚节点筛选装置及其方法 |
-
2012
- 2012-12-21 CN CN201210595157.4A patent/CN103096462B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101477187A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-07-08 | 山东大学 | 一种三维空间无线传感器网络非测距定位系统和方法 |
CN102175987A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-09-07 | 四川长虹电器股份有限公司 | 无线相对定位的方法及设备 |
CN102695269A (zh) * | 2011-03-21 | 2012-09-26 | 华为技术有限公司 | 一种定位修正方法、相关装置以及系统 |
CN102547918A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-07-04 | 重庆大学 | 一种基于非测距的无线传感网三维节点定位方法 |
CN102752850A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-10-24 | 南京大学 | 一种基于非测距的网络锚节点筛选装置及其方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
周江,孙献璞: ""无线电定位技术在蜂窝通信系统中的应用及实现"", 《今日电子》 * |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103945396A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-23 | 电子科技大学 | 一种不甚发达网络环境下的云计算服务节点选取方法 |
CN104023394A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-09-03 | 河海大学 | 基于自适应惯性权重的wsn定位方法 |
CN105050168B (zh) * | 2015-06-17 | 2019-01-18 | 上海海事大学 | 基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统 |
CN105050168A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-11-11 | 上海海事大学 | 基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统 |
CN104994578A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-21 | 长春理工大学 | 基于修正的仿真曲线拟合的非测距定位算法 |
CN104994578B (zh) * | 2015-06-25 | 2019-03-05 | 长春理工大学 | 基于修正的仿真曲线拟合的非测距定位方法 |
CN105554837A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-05-04 | 中国矿业大学 | 一种井下工作面无线传感器网络智能感知节点及感知方法 |
CN105959914B (zh) * | 2016-04-25 | 2018-12-25 | 浙江农林大学 | 基于时间差测量的传感网时间同步和定位联合处理方法 |
CN105959914A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-09-21 | 浙江农林大学 | 基于时间差测量的传感网时间同步和定位联合处理方法 |
CN111213064A (zh) * | 2017-10-20 | 2020-05-29 | 认知系统公司 | 基于时间因子的无线网状网络中的运动位置确定 |
CN108307343A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-07-20 | 戚震宇 | 一种高精度无线室内定位方法及系统 |
CN108737952A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-11-02 | 天津大学 | 基于rssi测距改进的多边形加权质心定位方法 |
CN108872936A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-11-23 | 长沙学院 | 一种基于LoRa的终端设备三维空间定位方法 |
CN108769902A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-06 | 广州杰赛科技股份有限公司 | 目标定位方法、装置、计算机设备和存储介质 |
CN108769902B (zh) * | 2018-05-24 | 2021-01-12 | 广州杰赛科技股份有限公司 | 目标定位方法、装置、计算机设备和存储介质 |
CN109100683A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-28 | 福州大学 | 基于卡尔曼滤波的chan-加权质心室内定位方法 |
CN109375168A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-22 | 华南理工大学 | 一种基于rssi的低速移动车辆定位方法 |
CN110118954A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-13 | 云盾智能物联有限公司 | 一种室内定位、导航方法、装置、系统 |
CN112244737A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-22 | 重庆金山医疗器械有限公司 | 一种胶囊定位方法、装置及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103096462B (zh) | 2015-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103096462B (zh) | 一种无线传感器网络非测距节点定位方法 | |
KR100671283B1 (ko) | 순차 송수신 방식을 이용한 비동기 무선 측위 시스템 및방법 | |
KR101626514B1 (ko) | 도달 시간 기반 포지셔닝 시스템 | |
Cheng et al. | Indoor robot localization based on wireless sensor networks | |
CN102158956B (zh) | 一种在无线传感器网络中基于rssi的改进加权三边定位方法 | |
CN102419180B (zh) | 一种基于惯性导航系统和wifi的室内定位方法 | |
Stoleru et al. | Walking GPS: A practical solution for localization in manually deployed wireless sensor networks | |
Chen et al. | Information filter with speed detection for indoor Bluetooth positioning | |
JP2011523454A (ja) | ポジションロケーション転送のシステムおよび方法 | |
CN102033220A (zh) | 一种室内无线定位信息融合方法及系统 | |
CN107655474A (zh) | 一种基于智能终端的导航方法及导航系统 | |
CN114501300A (zh) | 一种基于空间环境误差模型的分布式定位算法 | |
CN104507097A (zh) | 一种基于WiFi位置指纹的半监督训练方法 | |
CN102395198A (zh) | 无线传感网络基于信号强度的节点定位方法及装置 | |
CN102740454A (zh) | 基于少量锚节点的无线传感器网络节点定位方法 | |
CN101726725B (zh) | 基于全局式优化策略的无线传感器网络节点定位方法 | |
Duru et al. | Ultra-wideband positioning system using twr and lateration methods | |
CN105592548A (zh) | 一种基于高斯模型的无线传感网络质心定位方法 | |
Reghelin et al. | A decentralized location system for sensor networks using cooperative calibration and heuristics | |
Wu et al. | Research on Indoor Sports Positioning Algorithm Based on UWB | |
CN106717083A (zh) | 用于检测移动计算设备的位置的方法和执行该方法的移动计算设备 | |
CN110267342B (zh) | 一种复杂室内场景下基于wifi的定位方法 | |
CN103929810B (zh) | 基于小波神经的DV‑Hop无线传感网络节点定位方法 | |
CN101730224A (zh) | 基于分布式优化策略的无线传感器网络节点定位方法 | |
CN105872977A (zh) | 一种用于无线传感器网络的改进landmrac定位算法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201225 Address after: 030006 room 1706, block a, Huade Central Plaza, 131 Changfeng street, Xiaodian District, Taiyuan City, Shanxi Province Patentee after: Shanxi Jinxin Renhe Human Resource Management Co., Ltd Address before: 030024 No. 79 West Main Street, Taiyuan, Shanxi, Yingze Patentee before: Taiyuan University of Technology |
|
TR01 | Transfer of patent right |