CN104837199A - 基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法。属于无线网络中的无线定位技术领域。令障碍物在锚节点阵列和位置未知节点之间按照预先设定的轨迹匀速运动，由锚节点和位置未知节点构成的无线链路会先后被障碍物遮挡，从而引起这些链路的阴影衰落，通过阴影衰落估计出这些链路被障碍物穿越的时间，利用链路穿越时间通过最小二乘算法获得未知节点的位置估计。本方法和其他定位方法相比能够提高定位精度，能够使用现在广泛分布的无线信号来定位能够发送无线信号的终端。

Description

基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法

技术领域

本发明涉及一种无线定位方法，是一种基于阴影衰落的节点定位方法，属于无线网络中的无线定位技术领域。

背景技术

随着近些年来基于位置服务需求的增加，无线定位技术相关的研究越来越活跃。在过去的几十年中提出了基于接收信号强度(RSS)，基于到达角度信息(AOA)和基于到达时间(TOA)的无线定位方法。但是基于AOA的定位方法需要节点安装天线阵列或者能够旋转的定向天线等特殊的天线。基于TOA的定法方法需要锚节点和未知节点满足精确的时钟同步。近年来，基于RSS的无线定位方法引起了研究人员的广泛关注，因为RSS可以由大部分无线设备提供，不需要额外增加硬件设备就可以扩展到现有的无线网络中。

传统的基于RSS的定位方法大概分成两类：基于测距的定位方法以及无需测距的定位方法。基于测距的定位方法首先需要根据路径损耗模型计算出未知节点到锚节点的距离，然后根据多边定位法比如非线性最小二乘法(NLS)和线性最小二乘法(LLS)等来估计未知节点的位置。由于RSS易受多径衰落、阴影衰落以及天线不规则方向图的影响，基于测距的定位方法的定位精度很差，通常情况下室内的节点定位精度为米级。无需测距的定位方法是将采集的RSS数据和事先建立的RSS数据库进行模式匹配。但是这种方法需要耗费大量的人力去事先建立一个数据库，并且当环境变化时，RSS数据库需要立即更新。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种利用链路的阴影衰落来定位未知节点的方法。当障碍物位于无线链路上时，链路会发生阴影衰落，导致该链路的RSS值产生很大的衰减，通常可以达到5-10dB。由于阴影衰落发生时，障碍物位于链路上，因此链路的阴影衰落能够提供未知节点的方向信息。本发明基于这种思想来实现位置未知节点的定位。首先我们让一个障碍物在锚节点阵列和未知节点之间按照预先设定的轨迹匀速运动。这样由锚节点和未知节点构成的无线链路会先后被障碍物遮挡，从而引起这些链路的阴影衰落。然后通过阴影衰落估计出这些链路被遮挡物穿越的时间。最后利用链路穿越时间通过最小二乘算法(LS)获得未知节点的位置估计。实验证明基于阴影衰落的定位方法的定位精度相比于其他无线定位方法有很大程度的提高。

本发明所述的基于阴影衰落的节点定位方法，包括以下步骤：

步骤一：配置锚节点阵列：

将工作在相同频段且支持相同通信协议的L个锚节点构成锚节点阵列且L≥2，将锚节点阵列、1个基站节点以及1个位置未知节点放置在一个2维xoy平面内，并且这些节点具有相同的物理结构；构成锚节点阵列的L个锚节点的坐标是已知的，分别为(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}，未知节点的坐标记为(x,y)^T；L个锚节点和该位置未知节点构成L条无线链路；基站节点距离锚节点的距离应小于锚节点发送的信号所能传输的最远距离；

所述待测的位置未知节点每次测量过程中只能有一个位置，且该位置未知节点周期性的发送无线信号给锚节点，锚节点接收信号后测量接收信号强度即RSS值并将测量的RSS值发送到基站节点，基站节点将接收到的RSS值传送到与其相连的本地计算机中；并执行从步骤二开始的如下操作；

步骤二：对锚节点与位置未知节点之间的每一条链路l，获得每时刻由于障碍物运动导致的各链路的RSS值的变化量：方法如下：

步骤2.1：获得没有障碍物时链路l的RSS值r_l；

步骤2.2：令xoy平面中，锚节点阵列两侧的平面分别为左半平面和右半平面，分别在左半平面上设定障碍物的预定运动轨迹一，在右半平面上设定障碍物的预定运动轨迹二，确保所有锚节点都在运动轨迹一的右侧，在运动轨迹二的左侧，即所有锚节点都位于左半平面和右半平面之间；障碍物轨迹应该保证至少有一部分位于未知节点和锚节点之间；

步骤2.3：障碍物分别按运动轨迹一和运动轨迹二运动，获得t,t＝{1,2,...,N}时刻链路l的RSS值i＝1,2，即当i＝1时，表示障碍物在左半平面按照运动轨迹一运动时t时刻链路l的RSS值，当i＝2时，表示障碍物在右半平面按照运动轨迹二运动时t时刻链路l的RSS值，其中N是测量所需离散时间点的总数，即记录的次数，其取值与系统采样率有关，采样率应保证能跟上障碍物的运动速度；

步骤2.4：获得t时刻链路l的RSS值的变化量：

障碍物分别在左半平面和右半平面沿预定的运动轨迹运动时，得到t时刻链路l的RSS的变化量为：

${\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}=r_{l,t}^{\left(i\right)}-{\stackrel{\‾}{r}}_l$

当i＝1时，表示t时刻障碍物按照运动轨迹一运动时链路l的RSS的变化量；当i＝2时，表示t时刻障碍物按照运动轨迹二运动时链路l的RSS的变化量；

由于障碍物有一定的体积，因此障碍物遮挡链路有一定的持续时间；

当障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w是奇数时，障碍物遮挡链路l的持续时间的离散表示方式是时间段

当障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w是偶数时，障碍物遮挡链路l的持续时间的离散表示方式是时间段

其中为链路l被障碍物穿越的时刻，即在该时刻障碍物的中心正好位于锚节点(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}和未知节点构成的链路l上，当i＝1时，表示障碍物在左半平面按照运动轨迹一运动时链路l被障碍物中心穿越的时刻，当i＝2时，表示障碍物在右半平面按照运动轨迹二运动时链路l被障碍物中心穿越的时刻；

步骤三：获得能够确定障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w；

能够确定障碍物遮挡链路持续时长的w取为：

其中符号表示对数据向下取整，R表示障碍物的半径；v＝(v_x,v_y)^T是障碍物的运动速度，其中v_x和v_y分别为障碍物在x方向和y方向上的分速度，Δt为RSS的测量周期，即采样时间间隔；

步骤四：障碍物分别在左半平面和右半平面沿预定的运动轨迹一和运动轨迹二运动时，估计障碍物中心穿越链路l的时刻

假设每条链路在不同时刻的RSS变化量是相互独立的，则障碍物穿越链路l的时刻的最大似然估计为：

当w是奇数时， ${\hat{t}}_l^{\left(i\right)}=\arg \underset{t}{\max }\lg \left[p({\mathrm{\Δr}}_{l,1}^{\left(i\right)},{\mathrm{\Δr}}_{l,2}^{\left(i\right)},...,{\mathrm{\Δr}}_{l,N}^{\left(i\right)}|t_l^{\left(i\right)})\right]=\arg \underset{t}{\min }\underset{t=t_l^{\left(i\right)}-\frac{w-1}{2}}{\overset{t_l^{\left(i\right)}+\frac{w-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)};$

当w是偶数时， ${\hat{t}}_l^{\left(i\right)}=\arg \underset{t}{\max }\lg \left[p({\mathrm{\Δr}}_{l,1}^{\left(i\right)},{\mathrm{\Δr}}_{l,2}^{\left(i\right)},...,{\mathrm{\Δr}}_{l,N}^{\left(i\right)}|t_l^{\left(i\right)})\right]=\arg \underset{t}{\min }\underset{t=t_l^{\left(i\right)}-\frac{w}{2}}{\overset{t_l^{\left(i\right)}+\frac{w}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)};$

即估计的结果来自于使得似然函数取得最大值的那个时刻；

步骤五：根据步骤四的结果确定位置未知节点所在的半平面：

当w是奇数时， $I=\arg \underset{i}{\min }\left(\frac{1}{L\×w}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t={\hat{t}}_l^{\left(i\right)}-\frac{w-1}{2}}{\overset{{\hat{t}}_l^{\left(i\right)}+\frac{w-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}\right);$

当w是偶数时， $I=\arg \underset{i}{\min }\left(\frac{1}{L\×w}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t={\hat{t}}_l^{\left(i\right)}-\frac{w}{2}}{\overset{{\hat{t}}_l^{\left(i\right)}+\frac{w}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}\right);$

I＝1时表示位置未知节点位于左半平面，I＝2时表示位置未知节点位于右半平面；

步骤六：利用最小二乘算法定位节点；

当链路l被障碍物遮挡时，障碍物的中心位于锚节点和位置未知节点构成的链路l直线上，即在时刻障碍物的中心坐标应该满足链路l的直线方程，考虑到由锚节点和未知节点构成的L条无线链路，有：

$A\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{y}_1-y_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o-x_1\\ y_2-y_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o-x_2\\ ...& ...\\ y_L-y_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o-x_L\end{array}\right]}_{L\×2}\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]={\left[\begin{array}{c}{x}_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o{y}_1-x_1{y}_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o\\ x_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o{y}_2-x_2{y}_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o\\ ...\\ x_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o{y}_L-x_L{y}_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o\end{array}\right]}_{L\×1}=b$

其中l＝1，2，...L是时刻障碍物中心的坐标，(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}是锚节点坐标；根据最小二乘算法得到位置未知节点的坐标估计为：

${\left[\begin{array}{c}\hat{x}\\ \hat{y}\end{array}\right]}_{\mathrm{LS}}={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^{T}b.$

作为优选，步骤1所述锚节点等间距的放置在一条直线上。

作为优选，步骤1所述锚节点、基站节点以及未知位置节点均支持IEEE802.14.5协议。进一步地，步骤1所述锚节点、基站节点以及未知位置节点采用TICC2530节点，各节点工作在2.4GHz的ISM频段并且每个节点都安装有全向天线。

作为优选，步骤2.2中，障碍物的运动轨迹一或运动轨迹二是直线。

作为优选，所述障碍物是按照预定运动轨迹运动的人。

作为优选，障碍物采用圆柱体模型。

对比现有技术，本发明有益效果在于，和其他定位方法相比能够提高定位精度，能够使用现在广泛分布的无线信号来定位能够发送无线信号的终端。

附图说明

图1：基于阴影衰落的节点定位算法的流程图；

图2：实验中锚节点和未知节点的布置；

图3：确定障碍物运动轨迹的实施方案1示意图；

图4：确定障碍物运动轨迹的实施方案2示意图；

图5：障碍物按照预先设定的轨迹运动时对RSS的影响。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明加以详细说明，同时也叙述了本发明技术方案解决的技术问题及有益效果。本发明提出的基于阴影衰落的定位方法的流程图如图1所示，具体包括如下实施步骤：

步骤一：配置锚节点阵列：

将工作在相同频段且支持相同通信协议的L个锚节点构成锚节点阵列且L≥2，将锚节点阵列、1个基站节点以及1个位置未知节点放置在一个2维xoy平面内，并且这些节点具有相同的物理结构；构成锚节点阵列的L个锚节点的坐标是已知的，分别为(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}，未知节点的坐标记为(x,y)^T；L个锚节点和该位置未知节点构成L条无线链路；基站节点距离锚节点的距离应小于锚节点发送的信号所能传输的最远距离；

所述待测的位置未知节点每次测量过程中只能有一个位置，且该位置未知节点周期性的发送无线信号给锚节点，锚节点接收信号后测量接收信号强度即RSS值并将测量的RSS值发送到基站节点，基站节点将接收到的RSS值传送到与其相连的本地计算机中；并执行从步骤二开始的如下操作；

需要说明的是，在本发明的实验中我们的锚节点阵列、基站节点以及未知节点的布置如图2所示，为了简单起见我们将锚节点等间距的放置在一条直线上(最基本的约束是这些锚节点排成一个阵列，能够将xoy平面分成两个半平面就可以。这里为了简单起见让这些锚节点等距排成一个直线只是一个特例)，相邻锚节点之间的距离为1.5m。实验中我们使用了9个完全支持IEEE802.14.5协议的TICC2530节点，节点工作在2.4GHz的ISM频段并且每个节点都安装有全向天线。在这9个节点中，7个为位置已知的锚节点，1个为基站节点，1个为位置未知节点，在进行的10次实验中所述位置未知节点被放置在10个不同的位置。

步骤二：对锚节点与位置未知节点之间的每一条链路l，获得每时刻由于障碍物运动导致的各链路的RSS值的变化量：方法如下：

步骤2.1：获得没有障碍物时链路l的RSS值r_l；

步骤2.2：令xoy平面中，锚节点阵列两侧的平面分别为左半平面和右半平面，分别在左半平面上设定障碍物的预定运动轨迹一，在右半平面上设定障碍物的预定运动轨迹二，如图3和图4所示，确保所有锚节点都在运动轨迹一的右侧，在运动轨迹二的左侧，即所有锚节点都位于左半平面和右半平面之间；障碍物轨迹应该保证至少有一部分位于未知节点和锚节点之间；图3给出是锚节点排列为直线排布，图4为非直线排布。

步骤2.3：障碍物分别按运动轨迹一和运动轨迹二运动，获得t,t＝{1,2,...,N}时刻链路l的RSS值i＝1,2，即当i＝1时，表示障碍物在左半平面按照运动轨迹一运动时t时刻链路l的RSS值，当i＝2时，表示障碍物在右半平面按照运动轨迹二运动时t时刻链路l的RSS值，其中N是测量所需离散时间点的总数，即记录的次数，其取值与系统采样率有关，采样率应保证能跟上障碍物的运动速度；

步骤2.4：获得t时刻链路l的RSS值的变化量：

障碍物分别在左半平面和右半平面沿预定的运动轨迹运动时，得到t时刻链路l的RSS的变化量为：

${\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}=r_{l,t}^{\left(i\right)}-{\stackrel{\‾}{r}}_l={-S}_{l,t}^{\left(i\right)}+n_{l,t}$

其中为t时刻障碍物遮挡链路l造成的阴影衰落，n_l,t为t时刻障碍物反射无线信号造成的链路l的RSS值的快衰落，通常被认为是均值为0，协方差为σ²的高斯分布，即n_l,t～N(0，σ²)。当i＝1时，表示t时刻障碍物按照运动轨迹一运动时链路l的RSS的变化量，为此时障碍物遮挡链路l造成的阴影衰落，当i＝2时，表示t时刻障碍物按照运动轨迹二运动时链路l的RSS的变化量，为此时障碍物遮挡链路l造成的阴影衰落。

由于障碍物有一定的体积，因此障碍物遮挡链路有一定的持续时间。

当障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w是奇数时，障碍物遮挡链路l的持续时间的离散表示方式是时间段

当障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w是偶数时，障碍物遮挡链路l的持续时间的离散表示方式是时间段

其中为链路l被障碍物穿越的时刻，即在该时刻障碍物的中心正好位于锚节点(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}和未知节点构成的链路l上，当i＝1时，表示障碍物在左半平面按照运动轨迹一运动时链路l被障碍物中心穿越的时刻，当i＝2时，表示障碍物在右半平面按照运动轨迹二运动时链路l被障碍物中心穿越的时刻。障碍物对链路RSS的影响如图5所示，链路的阴影衰落主要发生在从障碍物靠近链路到离开该链路的时间段内，障碍物在其他位置时对该链路导致的阴影衰落可以忽略不计。那么链路l的阴影衰落可以建模为：

其中γ_l是由于障碍物遮挡链路l而造成的RSS衰减，则t时刻链路l的RSS的变化量可以建模为：

步骤三：获得能够确定障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w；

能够确定障碍物遮挡链路持续时长的w取为：

其中符号表示对数据向下取整，R表示障碍物的圆柱体模型的半径(这里障碍物通常是按照预定运动轨迹运动的人，通过遮挡锚节点和未知节点之间的链路来确定未知节点的位置。所以人一般被看成圆柱体模型，也可以根据障碍物的具体形状来定。)，其一般优选值为0.2m-0.4m，v＝(v_x,v_y)^T是障碍物的运动速度，其中v_x和v_y分别为障碍物在x方向和y方向上的分速度，Δt为RSS的测量周期，即采样时间间隔(此测量机制是未知节点向锚节点广播发送无线信号，锚节点接收未知节点发送的无线信号，测量RSS值并将测量的RSS值发送给基站节点，位置未知节点两次信号发送之间的间隔是RSS的测量周期，系统采样间隔其实是位置未知节点的发送信号间隔)。

步骤四：障碍物分别在左半平面和右半平面沿预定的运动轨迹一和运动轨迹二运动时，估计障碍物中心穿越链路l的时刻

假设每条链路在不同时刻的RSS变化量是相互独立的，则障碍物穿越链路l的时刻的最大似然估计为：

当w是奇数时， ${\hat{t}}_l^{\left(i\right)}=\arg \underset{t}{\max }\lg \left[p({\mathrm{\Δr}}_{l,1}^{\left(i\right)},{\mathrm{\Δr}}_{l,2}^{\left(i\right)},...,{\mathrm{\Δr}}_{l,N}^{\left(i\right)}|t_l^{\left(i\right)})\right]=\arg \underset{t}{\min }\underset{t=t_l^{\left(i\right)}-\frac{w-1}{2}}{\overset{t_l^{\left(i\right)}+\frac{w-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)};$

当w是偶数时， ${\hat{t}}_l^{\left(i\right)}=\arg \underset{t}{\max }\lg \left[p({\mathrm{\Δr}}_{l,1}^{\left(i\right)},{\mathrm{\Δr}}_{l,2}^{\left(i\right)},...,{\mathrm{\Δr}}_{l,N}^{\left(i\right)}|t_l^{\left(i\right)})\right]=\arg \underset{t}{\min }\underset{t=t_l^{\left(i\right)}-\frac{w}{2}}{\overset{t_l^{\left(i\right)}+\frac{w}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)};$

即估计的结果来自于使得似然函数取得最大值的那个时刻。

步骤五：根据步骤四的结果确定位置未知节点所在的半平面：

当w是奇数时， $I=\arg \underset{i}{\min }\left(\frac{1}{L\×w}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t={\hat{t}}_l^{\left(i\right)}-\frac{w-1}{2}}{\overset{{\hat{t}}_l^{\left(i\right)}+\frac{w-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}\right);$

当w是偶数时， $I=\arg \underset{i}{\min }\left(\frac{1}{L\×w}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t={\hat{t}}_l^{\left(i\right)}-\frac{w}{2}}{\overset{{\hat{t}}_l^{\left(i\right)}+\frac{w}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}\right);$

I＝1时表示位置未知节点位于左半平面，I＝2时表示位置未知节点位于右半平面。

步骤六：利用最小二乘算法(LS)定位节点；

当链路l被障碍物遮挡时，障碍物的中心位于锚节点和位置未知节点构成的链路l直线上，即在时刻障碍物的中心坐标应该满足链路l的直线方程，考虑到由锚节点和未知节点构成的L条无线链路，我们有：

$A\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{y}_1-y_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o-x_1\\ y_2-y_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o-x_2\\ ...& ...\\ y_L-y_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o-x_L\end{array}\right]}_{L\×2}\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]={\left[\begin{array}{c}{x}_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o{y}_1-x_1{y}_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o\\ x_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o{y}_2-x_2{y}_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o\\ ...\\ x_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o{y}_L-x_L{y}_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o\end{array}\right]}_{L\×1}=b$

其中l＝1,2,...L是时刻障碍物中心的坐标，(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}是锚节点坐标。根据LS算法我们得到位置未知节点的坐标估计为：

${\left[\begin{array}{c}\hat{x}\\ \hat{y}\end{array}\right]}_{\mathrm{LS}}={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^{T}b.$

实验结果表明基于阴影衰落的节点定位方法的定位误差是0.31m，相比与传统的基于RSS的节点定位方法定位精度有了很大的提高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换和替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤一：配置锚节点阵列：

将工作在相同频段且支持相同通信协议的L个锚节点构成锚节点阵列且L≥2，将锚节点阵列、1个基站节点以及1个位置未知节点放置在一个2维xoy平面内，并且这些节点具有相同的物理结构；构成锚节点阵列的L个锚节点的坐标是已知的，分别为(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}，未知节点的坐标记为(x,y)^T；L个锚节点和该位置未知节点构成L条无线链路；基站节点距离锚节点的距离应小于锚节点发送的信号所能传输的最远距离；

所述待测的位置未知节点每次测量过程中只能有一个位置，且该位置未知节点周期性的发送无线信号给锚节点，锚节点接收信号后测量接收信号强度即RSS值并将测量的RSS值发送到基站节点，基站节点将接收到的RSS值传送到与其相连的本地计算机中；并执行从步骤二开始的如下操作；

步骤二：对锚节点与位置未知节点之间的每一条链路l，获得每时刻由于障碍物运动导致的各链路的RSS值的变化量：方法如下：

步骤2.1：获得没有障碍物时链路l的RSS值

步骤2.2：令xoy平面中，锚节点阵列两侧的平面分别为左半平面和右半平面，分别在左半平面上设定障碍物的预定运动轨迹一，在右半平面上设定障碍物的预定运动轨迹二，确保所有锚节点都在运动轨迹一的右侧，在运动轨迹二的左侧，即所有锚节点都位于左半平面和右半平面之间；障碍物轨迹应该保证至少有一部分位于未知节点和锚节点之间；

步骤2.3：障碍物分别按运动轨迹一和运动轨迹二运动，获得t,t＝{1,2,...,N}时刻链路l的RSS值i＝1,2，即当i＝1时，表示障碍物在左半平面按照运动轨迹一运动时t时刻链路l的RSS值，当i＝2时，表示障碍物在右半平面按照运动轨迹二运动时t时刻链路l的RSS值，其中N是测量所需离散时间点的总数，即记录的次数，其取值与系统采样率有关，采样率应保证能跟上障碍物的运动速度；

步骤2.4：获得t时刻链路l的RSS值的变化量：

障碍物分别在左半平面和右半平面沿预定的运动轨迹运动时，得到t时刻链路l的RSS的变化量为：

${\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}=r_{l,t}^{\left(i\right)}-\stackrel{\‾}{r_l};$

当i＝1时，表示t时刻障碍物按照运动轨迹一运动时链路l的RSS的变化量；当i＝2时，表示t时刻障碍物按照运动轨迹二运动时链路l的RSS的变化量；

由于障碍物有一定的体积，因此障碍物遮挡链路有一定的持续时间；

当障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w是奇数时，障碍物遮挡链路l的持续时间的离散表示方式是时间段

当障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w是偶数时，障碍物遮挡链路l的持续时间的离散表示方式是时间段

其中为链路l被障碍物穿越的时刻，即在该时刻障碍物的中心正好位于锚节点(x_l,y_l)^T,l∈{1,2,...,L}和未知节点构成的链路l上，当i＝1时，表示障碍物在左半平面按照运动轨迹一运动时链路l被障碍物中心穿越的时刻，当i＝2时，表示障碍物在右半平面按照运动轨迹二运动时链路l被障碍物中心穿越的时刻；

步骤三：获得能够确定障碍物遮挡链路l的持续时间的离散值w；

能够确定障碍物遮挡链路持续时长的w取为：

其中符号表示对数据向下取整，R表示障碍物的半径；v＝(v_x,v_y)^T是障碍物的运动速度，其中v_x和v_y分别为障碍物在x方向和y方向上的分速度，Δt为RSS的测量周期，即采样时间间隔；

步骤四：障碍物分别在左半平面和右半平面沿预定的运动轨迹一和运动轨迹二运动时，估计障碍物中心穿越链路l的时刻

假设每条链路在不同时刻的RSS变化量是相互独立的，则障碍物穿越链路l的时刻的最大似然估计为：

当w是奇数时， ${\hat{t}}_l^{\left(i\right)}=\arg \underset{t}{\max }\lg \left[p({\mathrm{\Δr}}_{l,1}^{\left(i\right)},{\mathrm{\Δr}}_{l,2}^{\left(i\right)},...,{\mathrm{\Δr}}_{l,N}^{\left(i\right)}|t_l^{\left(i\right)})\right]=\arg \underset{t}{\min }\underset{t=t_l^{\left(i\right)}-\frac{w-1}{2}}{\overset{t_l^{\left(i\right)}+\frac{w-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)};$

当w是偶数时， ${\hat{t}}_l^{\left(i\right)}=\arg \underset{t}{\max }\lg \left[p({\mathrm{\Δr}}_{l,1}^{\left(i\right)},{\mathrm{\Δr}}_{l,2}^{\left(i\right)},...,{\mathrm{\Δr}}_{l,N}^{\left(i\right)}|t_l^{\left(i\right)})\right]=\arg \underset{t}{\min }\underset{t=t_l^{\left(i\right)}-\frac{w}{2}}{\overset{t_l^{\left(i\right)}+\frac{w}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)};$

即估计的结果来自于使得似然函数取得最大值的那个时刻；

步骤五：根据步骤四的结果确定位置未知节点所在的半平面：

当w是奇数时， $I=\arg \underset{i}{\min }\left(\frac{1}{L\×w}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t={\hat{t}}_l^{\left(i\right)}-\frac{w-1}{2}}{\overset{{\hat{t}}_l^{\left(i\right)}+\frac{w-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}\right);$

当w是偶数时， $I=\arg \underset{i}{\min }\left(\frac{1}{L\×w}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\underset{t={\hat{t}}_l^{\left(i\right)}-\frac{w}{2}}{\overset{{\hat{t}}_l^{\left(i\right)}+\frac{w}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δr}}_{l,t}^{\left(i\right)}\right);$

I＝1时表示位置未知节点位于左半平面，I＝2时表示位置未知节点位于右半平面；

步骤六：利用最小二乘算法定位节点；

当链路l被障碍物遮挡时，障碍物的中心位于锚节点和位置未知节点构成的链路l直线上，即在时刻障碍物的中心坐标应该满足链路l的直线方程，考虑到由锚节点和未知节点构成的L条无线链路，有：

$A\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{y}_1-y_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o-x_1\\ y_2-y_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o-x_2\\ ...& ...\\ y_L-y_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o& x_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o-x_L\end{array}\right]}_{L\×2}\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]={\left[\begin{array}{c}{x}_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o{y}_1-x_1{y}_{{\hat{t}}_1^{\left(I\right)}}^o\\ x_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o{y}_2-x_2{y}_{{\hat{t}}_2^{\left(I\right)}}^o\\ ...\\ x_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o{y}_L-x_L{y}_{{\hat{t}}_L^{\left(I\right)}}^o\end{array}\right]}_{L\×1}=b$

其中 $(x_{{\hat{t}}_l^{\left(i\right)}}^o,y_{{\hat{t}}_l^{\left(I\right)}}^o),l=\mathrm{1,2},...L$ 是时刻障碍物中心的坐标， ${(x_l,y_l)}^T,l\∈\{\mathrm{1,2},...,L\}$ 是锚节点坐标；根据最小二乘算法得到位置未知节点的坐标估计为：

${\left[\begin{array}{c}\hat{x}\\ \hat{y}\end{array}\right]}_{\mathrm{LS}}={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^{T}b.$

2.根据权利要求1所述一种基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法，其特征在于，步骤1所述锚节点等间距的放置在一条直线上。

3.根据权利要求1所述一种基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法，其特征在于，步骤1所述锚节点、基站节点以及未知位置节点均支持IEEE802.14.5协议。

4.根据权利要求1所述一种基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法，其特征在于，步骤2.2中，障碍物的运动轨迹一或运动轨迹二是直线。

5.根据权利要求1所述一种基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法，其特征在于，所述障碍物是按照预定运动轨迹运动的人。

6.根据权利要求1所述一种基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法，其特征在于，障碍物采用圆柱体模型。

7.根据权利要求3所述一种基于阴影衰落的无线探测网络节点定位方法，其特征在于，步骤1所述锚节点、基站节点以及未知位置节点采用TICC2530节点，各节点工作在2.4GHz的ISM频段并且每个节点都安装有全向天线。