CN108848559B - 无线传感器网络未知传感器节点的定位方法 - Google Patents

无线传感器网络未知传感器节点的定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108848559B
CN108848559B CN201810572736.4A CN201810572736A CN108848559B CN 108848559 B CN108848559 B CN 108848559B CN 201810572736 A CN201810572736 A CN 201810572736A CN 108848559 B CN108848559 B CN 108848559B
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
unknown
beacon
nodes
coordinate
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810572736.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108848559A (zh
Inventor
乔学工
王华倩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201810572736.4A priority Critical patent/CN108848559B/zh
Publication of CN108848559A publication Critical patent/CN108848559A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108848559B publication Critical patent/CN108848559B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及无线传感器网络定位技术，具体为无线传感器网络未知传感器节点的定位方法，主要用于获取无线传感器网络未知传感器节点的准确位置信息。解决现有基于测距的定位算法定位精度低及算法复杂的问题。本发明所述方法先利用节点间接收到的信号强度值转化为节点间距离值，通过测边交会原理，利用未知节点周围任意2个信标节点A、B的已知位置坐标，求出未知节点的两个可能的坐标
Figure 160320DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 546302DEST_PATH_IMAGE004
，并对其进行判定，最终确定未知节点坐标完成定位。本发明所述方法提高了算法的精度，降低了算法的复杂度，减少了节点的能量消耗，延长了节点的生命周期。

Description

无线传感器网络未知传感器节点的定位方法
技术领域
本发明涉及无线传感器网络定位技术，具体为无线传感器网络未知传感器节点的定位方法，主要用于获取无线传感器网络未知传感器节点的准确位置信息。
背景技术
近年来物联网技术不断取得新的成果，已经运用到国防军事、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、抗灾抢险等领域，作为物联网底层重要技术之一的无线传感器网络已经成为了研究热点。其中，通过定位算法获取准确的位置信息是无线传感器网络十分重要的一项内容。
定位算法分成基于非测距的定位算法(如，DV-HOP算法)和基于测距的定位算法。基于测距的定位算法的定位精度高于基于非测距的定位算法。与基于测距的定位算法相关的一些算法有，三边定位算法、三边质心定位算法、粒子群定位算法等。这些现有的算法要么定位精度较低(如，质心定位算法)，要么算法需要进行大量的迭代运算而过于复杂(如，粒子群定位算法)。
发明内容
本发明解决现有基于测距的定位算法定位精度低及算法复杂的问题，提供一种无线传感器网络未知传感器节点的定位方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：无线传感器网络未知传感器节点的定位方法，是由如下步骤实现的：
S1：未知节点P接收周围信标节点的信号，并将接收到的信号强度值转化为未知节点和信标节点之间的距离值；
S2：设定该未知节点P可以接收到信号的信标节点数量为m，m＞2，以任2个位置的信标节点为一组，任一组中的两个信标节点以A、B代表；
S3：采集任一组中的两个信标节点A、B的坐标A(xA,yA)，B(xB,yB)；计算信标节点A到信标节点B之间的距离LAB；根据步骤S1所得到的信标节点A到未知节点P之间的距离记为LAP，未知节点P到信标节点B之间的距离记为LPB；
S4：判断未知节点P、信标节点A和信标节点B三点是否共线：当LAB＝LAP+LPB或LAB＝|LAP-LPB|时，判断为三点共线，
LAB＝LAP+LPB时，未知节点P位于信标节点A、B之间，未知节点P的坐标为
Figure GDA0002537087310000011
Figure GDA0002537087310000012
LAB＝LAP-LPB时，未知节点P位于信标节点A、B延长线，未知节点P的坐标为
Figure GDA0002537087310000021
Figure GDA0002537087310000022
LAB＝LPB-LAP时，未知节点P位于信标节点B、A延长线，未知节点P的坐标为
Figure GDA0002537087310000023
Figure GDA0002537087310000024
当LAB≠LAP+LPB或LAB≠|LAP-LPB|时，判断三点不共线，未知节点P为节点PR、节点PL两个中的一个，其中PR位于A、B连线的逆时针方向的位置，PL位于A、B连线的顺时针方向的位置，设定节点PR、节点PL坐标分别为PR(xPR,yPR)、PL(xPL,yPL)；
S5：根据测边交会原理得出节点PR的坐标PR(xPR,yPR)：xPR＝xA+L·(xB-xA)+H·(yB-yA)
yPR＝yA+L·(yB-yA)+H·(xA-xB)
Figure GDA0002537087310000025
Figure GDA0002537087310000026
根据信标节点A和信标节点B所连直线的方程：ax+by+c＝0，则节点PL的坐标PL(xPL,yPL)：
Figure GDA0002537087310000027
Figure GDA0002537087310000028
其中，
满足xB≠xA，yA≠yB时，
Figure GDA0002537087310000031
b＝-1，
Figure GDA0002537087310000034
满足xB＝xA，yA≠yB时，
a＝1，b＝0，c＝-xA或-xB；
满足xB≠xA，yA＝yB时，
a＝0，b＝1，c＝-yA或-yB
所述的测边交会原理至少在书名为《测量学》，由测绘出版社出版的，作者为陆国胜，出版日期为1991年6月的出版物上有详细公开。
S6：未知节点P坐标值选择
de(i,P)表示第i个，1≤i≤m，信标节点到未知节点P的距离；de(i,PR)表示第i个信标节点到节点PR的距离，de(i,PL)表示第i个信标节点到节点PL的距离，定义：
DIS(i,PR)＝|de(i,P)-de(i,PR)| (i＝1,2…m)
DIS(i,PL)＝|de(i,P)-de(i,PL)| (i＝1,2…m)
当
Figure GDA0002537087310000033
PR的坐标就是未知节点P的坐标，否则PL的坐标就是未知节点P的坐标。
本发明所述方法先利用节点间接收到的信号强度值转化为节点间距离值，通过测边交会原理，利用未知节点周围任意2个信标节点A、B的已知位置坐标，求出未知节点的两个可能的坐标PR、PL，并对其进行判定，最终确定未知节点坐标完成定位。本发明所述方法提高了算法的精度，降低了算法的复杂度，减少了节点的能量消耗，延长了节点的生命周期。
附图说明
图1为本发明所述方法的原理示意图。
具体实施方式
无线传感器网络未知传感器节点的定位方法，是由如下步骤实现的：
S1：未知节点P接收周围信标节点的信号，并将接收到的信号强度值转化为未知节点和信标节点之间的距离值；
S2：设定该未知节点P可以接收到信号的信标节点数量为m，m＞2，以任2个位置的信标节点为一组，任一组中的两个信标节点以A、B代表；
S3：采集任一组中的两个信标节点A、B的坐标A(xA,yA)，B(xB,yB)；计算信标节点A到信标节点B之间的距离LAB；根据步骤S1所得到的信标节点A到未知节点P之间的距离记为LAP，未知节点P到信标节点B之间的距离记为LPB；
S4：判断未知节点P、信标节点A和信标节点B三点是否共线：当LAB＝LAP+LPB或LAB＝|LAP-LPB|时，判断为三点共线，
LAB＝LAP+LPB时，未知节点P位于信标节点A、B之间，未知节点P的坐标为
Figure GDA0002537087310000041
Figure GDA0002537087310000042
LAB＝LAP-LPB时，未知节点P位于信标节点A、B延长线，未知节点P的坐标为
Figure GDA0002537087310000043
Figure GDA0002537087310000044
LAB＝LPB-LAP时，未知节点P位于信标节点B、A延长线，未知节点P的坐标为
Figure GDA0002537087310000045
Figure GDA0002537087310000046
当LAB≠LAP+LPB或LAB≠|LAP-LPB|时，判断三点不共线，未知节点P为节点PR、节点PL两个中的一个，其中PR位于A、B连线的逆时针方向的位置，PL位于A、B连线的顺时针方向的位置，设定节点PR、节点PL坐标分别为PR(xPR,yPR)、PL(xPL,yPL)；
S5：根据测边交会原理得出节点PR的坐标PR(xPR,yPR)：xPR＝xA+L·(xB-xA)+H·(yB-yA)
yPR＝yA+L·(yB-yA)+H·(xA-xB)
Figure GDA0002537087310000047
Figure GDA0002537087310000051
根据信标节点A和信标节点B所连直线的方程：ax+by+c＝0，则节点PL的坐标PL(xPL,yPL)：
Figure GDA0002537087310000052
Figure GDA0002537087310000053
其中，
满足xB≠xA，yA≠yB时，
Figure GDA0002537087310000054
b＝-1，
Figure GDA0002537087310000057
满足xB＝xA，yA≠yB时，
a＝1，b＝0，c＝-xA或-xB；
满足xB≠xA，yA＝yB时，
a＝0，b＝1，c＝-yA或-yB
所述的测边交会原理至少在书名为《测量学》，由测绘出版社出版的，作者为陆国胜，出版日期为1991年6月的出版物上有详细公开。
S6：未知节点P坐标值选择
de(i,P)表示第i个，1≤i≤m，信标节点到未知节点P的距离；de(i,PR)表示第i个信标节点到节点PR的距离，de(i,PL)表示第i个信标节点到节点PL的距离，定义：
DIS(i,PR)＝|de(i,P)-de(i,PR)| (i＝1,2…m)
DIS(i,PL)＝|de(i,P)-de(i,PL)| (i＝1,2…m)
当
Figure GDA0002537087310000056
PR的坐标就是未知节点P的坐标，否则PL的坐标就是未知节点P的坐标。

Claims (1)

1.一种无线传感器网络未知传感器节点的定位方法，其特征在于是由如下步骤实现的：
S1：未知节点P接收周围信标节点的信号，并将接收到的信号强度值转化为未知节点和信标节点之间的距离值；
S2：设定该未知节点P可以接收到信号的信标节点数量为m，m＞2，以任2个位置的信标节点为一组，任一组中的两个信标节点以A、B代表；
S3：采集任一组中的两个信标节点A、B的坐标A(xA,yA)，B(xB,yB)；计算信标节点A到信标节点B之间的距离LAB；根据步骤S1所得到的信标节点A到未知节点P之间的距离记为LAP，未知节点P到信标节点B之间的距离记为LPB；
S4：判断未知节点P、信标节点A和信标节点B三点是否共线：当LAB＝LAP+LPB或LAB＝|LAP-LPB|时，判断为三点共线，
LAB＝LAP+LPB时，未知节点P位于信标节点A、B之间，未知节点P的坐标为
Figure FDA0002537087300000011
Figure FDA0002537087300000012
LAB＝LAP-LPB时，未知节点P位于信标节点A、B延长线，未知节点P的坐标为
Figure FDA0002537087300000013
Figure FDA0002537087300000014
LAB＝LPB-LAP时，未知节点P位于信标节点B、A延长线，未知节点P的坐标为
Figure FDA0002537087300000015
Figure FDA0002537087300000016
当LAB≠LAP+LPB或LAB≠|LAP-LPB|时，判断三点不共线，未知节点P为节点PR、节点PL两个中的一个，节点PR、节点PL是由以信标节点A、B为圆心形成的两圆的交点，其中PR位于A、B连线的逆时针方向的位置，PL位于A、B连线的顺时针方向的位置，设定节点PR、节点PL坐标分别为PR(xPR,yPR)、PL(xPL,yPL)；
S5：根据测边交会原理得出节点PR的坐标PR(xPR,yPR)：xPR＝xA+L·(xB-xA)+H·(yB-yA)
yPR＝yA+L·(yB-yA)+H·(xA-xB)
Figure FDA0002537087300000021
Figure FDA0002537087300000022
根据信标节点A和信标节点B所连直线的方程：ax+by+c＝0，则节点PL的坐标PL(xPL,yPL)：
Figure FDA0002537087300000023
Figure FDA0002537087300000024
其中，
满足xB≠xA，yA≠yB时，
Figure FDA0002537087300000025
b＝-1，
Figure FDA0002537087300000026
满足xB＝xA，yA≠yB时，
a＝1，b＝0，c＝-xA或-xB；
满足xB≠xA，yA＝yB时，
a＝0，b＝1，c＝-yA或-yB；
S6：未知节点P坐标值选择
de(i,P)表示第i个，1≤i≤m，信标节点到未知节点P的距离；de(i,PR)表示第i个信标节点到节点PR的距离，de(i,PL)表示第i个信标节点到节点PL的距离，定义：
DIS(i,PR)＝|de(i,P)-de(i,PR)|(i＝1,2…m)
DIS(i,PL)＝|de(i,P)-de(i,PL)|(i＝1,2…m)
当
Figure FDA0002537087300000031
PR的坐标就是未知节点P的坐标，否则PL的坐标就是未知节点P的坐标。
CN201810572736.4A 2018-06-05 2018-06-05 无线传感器网络未知传感器节点的定位方法 Expired - Fee Related CN108848559B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810572736.4A CN108848559B (zh) 2018-06-05 2018-06-05 无线传感器网络未知传感器节点的定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810572736.4A CN108848559B (zh) 2018-06-05 2018-06-05 无线传感器网络未知传感器节点的定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108848559A CN108848559A (zh) 2018-11-20
CN108848559B true CN108848559B (zh) 2020-10-30

Family

ID=64211288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810572736.4A Expired - Fee Related CN108848559B (zh) 2018-06-05 2018-06-05 无线传感器网络未知传感器节点的定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108848559B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112055305A (zh) * 2020-08-28 2020-12-08 太原理工大学 一种无线传感器网络未知传感器节点的两圆交点定位方法
CN112055304A (zh) * 2020-08-28 2020-12-08 太原理工大学 无线传感器网络未知传感器节点两圆交点优选定位方法
CN112055303A (zh) * 2020-08-28 2020-12-08 太原理工大学 无线传感器网络未知传感器节点人工鱼群优化定位方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2584372A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-24 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives RSS based positioning method with limited sensitivity receiver
CN103338511A (zh) * 2013-05-28 2013-10-02 东南大学 一种基于三角形形态估计的wsn快速自定位方法
CN106332280A (zh) * 2016-10-26 2017-01-11 河海大学常州校区 WSNs中基于能量高效的单移动信标节点辅助定位方法
CN106714107A (zh) * 2016-12-28 2017-05-24 陕西尚品信息科技有限公司 一种基于不规则拓扑无线传感器网络的节点定位方法
CN107347209A (zh) * 2016-05-05 2017-11-14 上海新飞凡电子商务有限公司 基于Beacon技术的三点共线定位方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102803984A (zh) * 2009-04-23 2012-11-28 法国电信教育集团 定向和测位系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2584372A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-24 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives RSS based positioning method with limited sensitivity receiver
CN103338511A (zh) * 2013-05-28 2013-10-02 东南大学 一种基于三角形形态估计的wsn快速自定位方法
CN107347209A (zh) * 2016-05-05 2017-11-14 上海新飞凡电子商务有限公司 基于Beacon技术的三点共线定位方法
CN106332280A (zh) * 2016-10-26 2017-01-11 河海大学常州校区 WSNs中基于能量高效的单移动信标节点辅助定位方法
CN106714107A (zh) * 2016-12-28 2017-05-24 陕西尚品信息科技有限公司 一种基于不规则拓扑无线传感器网络的节点定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《RFID传感器网络节点定位技术的研究》;杜新恒;《中国优秀硕士论文全文数据库》;20081231;全文 *
《无线传感器网络中基于移动锚节点的定位算法研究》;祁会波;《中国优秀硕士论文全文数据库》;20101231;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108848559A (zh) 2018-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108848474B (zh) 无线传感器网络不共线未知传感器节点的定位方法
CN108848559B (zh) 无线传感器网络未知传感器节点的定位方法
CN108848443B (zh) 无线传感器网络未知传感器节点的细菌觅食优化定位方法
Zhou et al. ALIMC: Activity landmark-based indoor mapping via crowdsourcing
CN101860959B (zh) 基于rssi的无线传感器网络的定位方法
CN102890263B (zh) 基于rssi的共轭梯度法自适应定位方法及系统
CN110062459A (zh) 一种无线传感器网络中未知节点定位的方法与系统
CN108668233A (zh) 一种建筑物入口检测方法及系统
CN103491591B (zh) 无线传感器网络复杂区域划分方法和节点定位方法
CN108668256B (zh) 无线传感器网络未知传感器节点的距离差值定位方法
CN106840163A (zh) 一种室内定位方法及系统
CN110738404A (zh) 改良的生态系统生态服务价值评价方法
CN112055305A (zh) 一种无线传感器网络未知传感器节点的两圆交点定位方法
CN102547973B (zh) 一种基于rssi的多传感器融合移动节点跟踪方法
CN109961461A (zh) 一种基于三维分层图模型的多运动目标跟踪方法
CN105824007B (zh) 无线传感器网络测距定位方法
CN106211318A (zh) 一种基于WiFi的路径损耗定位方法和系统
CN110351657A (zh) 一种无线传感器网络中节点几何定位的方法
CN107801168B (zh) 一种室外自适应的被动式目标的定位方法
CN112055304A (zh) 无线传感器网络未知传感器节点两圆交点优选定位方法
CN107977991A (zh) 基于空间距离与数据分布相似性度量的医学图像配准方法
CN108882198B (zh) 无线传感器网络未知传感器节点的均值定位方法
CN108966344B (zh) 无线传感器网络未知传感器节点的定位方法
CN112055303A (zh) 无线传感器网络未知传感器节点人工鱼群优化定位方法
Troped et al. Environment feature extraction and classification for Context aware Physical Activity monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201030

Termination date: 20210605

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee