CN101464510A - 一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法。无线传感器网络中定位固定节点布置在规则四边形顶点处，传感器网络中各节点均负责数据采集和传输，定位固定节点不仅参与数据路由，也接收由被定位或跟踪的节点发来的定位信号，定位固定节点通过对信号进行能量统计计算出固定节点与被定位节点间的距离，并发送给无线传感器网关节点，通过网关节点传送给PC机。PC机收集各定位固定节点的定位信号后由多点定位方法计算出被定位节点或移动节点的位置，通过软件拟合描出移动跟踪节点的运动轨迹。降低了无线定位的成本，提高了定位精度和跟踪能力。对无线传感器网络精准定位与跟踪技术发展具有积极推动作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法，。
背景技术
无线定位与跟踪技术不仅在军事上有重大的应用价值，也在农业、工业生产信息自动化与控制领域具有广阔的应用空间。是大规模无线传感器网络数据检测、对目标的定位、跟踪、侦查、及与GIS相结合应用领域中的一项核心技术，传统的定位与跟踪技术一般采用GP S信号接收机或GPS与GPS基站构成差分定位跟踪的方法，将GPS信号接收器安装在各个定位与跟踪节点上接收定位信号，从而导致定位跟踪成本高，局部定位精度低、可靠性差等缺陷。
发明内容
为了克服无线传感器网络中定位成本高，精度低的缺陷。本发明的目的是提供一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法。能对移动的定位节点进行较准确地定位和跟踪。
一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法，它包括：
1)无线传感器网络定位固定节点载有GPS信号接收装置，被定位节点或移动节点具有无线发射与接收功能；
2)定位固定节点在同一平面上置于一个规则的多边形***顶点；
3)定位固定节点处在接收各路信号路由时，也接收被定位节点和移动节点定位信号，根据定位固定节点接收到的定位信号能量计算出定位固定节点和被定位节点或移动节点间的距离，通过多点定位法计算出被定位节点的位置，当移动节点在移动过程中被定位固定节点通过多点定位法计算出定位位置点，由多个位置点描成运动轨迹，通过运动轨迹进行跟踪；
4)无线传感网络的网关节点通过USB接口与PC机相连；
5无线传感器网络各节点利用太阳能电池或蓄电池供电；
6)被定位或被跟踪的移动的节点发射信号时发射功率始终保持稳定一致。
所述的多点定位法是四个围成封闭的规则四方形的定位固定节点，记下GPS坐标，由这四点构成一个坐标系，以各定位固定节点接收到同一个被定位节点或移动节点的距离值r1、r2、r3、r4后，以各定位固定节点位置为圆心、以各定位固定节点与被定位节点或移动节点所测得的距离r1、r2、r3、r4为半径画圆。四圆相交相交于一点时通过计算机上位机拟合，记录下该点在坐标系中的坐标值，通过软件拟合手段即将节点的位置信息和运动轨迹清楚地记录并保存。
所述的无线传感器网络定位固定节点、被定位节点、移动节点均是以CC2431单片机为核心的无线传感器节点模块，定位固定节点又能稳定收到GPS信号的无线传感器节点。
所述的无线传感网络的网关节点通过包括任何串口转USB接口和任何协议的USB接口与PC机通信。
本发明与背景技术相比，具有以下特点：
(1)功能强大，可实现多点无线通讯方式的相对定位。定位固定节点数越多，定位精度越高。并可对移动节点进行定位与跟踪，在PC机上准确地描出移动节点运动轨迹。
(2)结构简单、经济、小巧灵活，整个无线传感器网络定位***只须要在固定节点上安装GPS信号接收器，在无线传感器网络其它节点上没有加载任何其它设备。
(3)使用方便，将定位节点布置好后，布通整个无线传感器网络，利用PC机发送各种命令对***进行控制。
(4)具有良好的经济效益，传统的无线传感器网络对移动的节点定位和跟踪十分困难，成本高。利用无线能量传输的无线传感器网络多点定位跟踪方法既可以降低应用成本，又可以方便定位和跟踪，可广泛推广，经济效益较好。
附图说明
图1为无线传感器网络多点精准定位与跟踪方法***原理图。
图2为多点无线定位与跟踪、描动动轨迹原理图。
具体实施方式
1)无线传感器网络定位固定节点载有GPS信号接收装置，被定位节点或移动节点具有无线发射与接收功能；
2)定位固定节点在同一平面上置于一个规则的多边形***顶点；
3)定位固定节点处在接收各路信号路由时，也接收被定位节点和移动节点定位信号，根据定位固定节点接收到的定位信号能量计算出定位固定节点和被定位节点或移动节点间的距离，通过多点定位法计算出被定位节点的位置，当移动节点在移动过程中被定位固定节点通过多点定位法计算出定位位置点，由多个位置点描成运动轨迹，通过运动轨迹进行跟踪；
4)无线传感网络的网关节点通过USB接口与PC机相连；
5)无线传感器网络各节点利用太阳能电池或蓄电池供电；
6)被定位或被跟踪的移动的节点发射信号时发射功率始终保持稳定一致。
在图1中，五角星节点代表定位固定节点，它们的分布处于带块布置面上的规则四边形顶点处，多个相连的四边形构成一个定位跟踪区域。圆圈代表的为被定位节点，太阳符号的节点为移动节点。在无线传感器网络布通后，定位固定节点不仅参与无线传感器网络数据路由，也接收由被定位节点或跟踪节点发过来的定位信号，定位固定节点通过对接收到的定位信号进行能量统计计算出固定节点与被定位节点或移动节点间的距离，将距离信号发送给网关节点，网关节点通过USB接口与PC机相连，通过USB接口将位置信号传给PC机。PC机收集各定位固定节点计算出的距离值，通过多点定位法计算出被定位节点或移动节点的定位位置点的坐标值。由PC机软件实现多点定位，并根据移动节点的定位点连接拟合成移动节点的运动轨迹，实现对移动节点的跟踪。
在图2中，在一局部区域内，四个可以围成封闭的四方形的固定节点，记下其坐标(GPS定位值)，描绘由四点构成的坐标系。整个无线传感器网络可以分为多个规则四边形区域。以每个固定点接收到同一个定位节点的距离值r1、r2、r3、r4后，分别以四个定位固定节点O1、O2、O3、O4为圆心，以各定位固定节点与被定位节点或移动节点的距离R1、R2、R3、R4为半径作圆。四个圆相交于一点或大概相交于一点时通过计算机上位机拟合，记录下该点在坐标系中的坐标值，通边软件拟合手段即可以将节点的位置信息和运动轨迹清楚地记录并保存。
所述的无线传感器网络定位固定节点、被定位节点、移动节点均是以CC2431单片机为核心的无线传感器节点模块，定位固定节点又能稳定收到GPS信号的无线传感器节点。
所说的无线传感网络的网关节点通过包括任何串口转USB接口和任何协议的USB接口与PC机通信。
所述的无线传感网络节点供电电源包括任何型号，品牌的太阳能电池和蓄电池，或充电电池。
所述的被定位的节点发射信号功率包括任何能使各有效定位固定节点能接收到信号的功率。
Claims (4)
1.一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法，其特征在于它包括：
1)无线传感器网络定位固定节点载有GPS信号接收装置，被定位节点或移动节点具有无线发射与接收功能；
2)定位固定节点在同一平面上置于一个规则的多边形***顶点；
3)定位固定节点处在接收各路信号路由时，也接收被定位节点和移动节点定位信号，根据定位固定节点接收到的定位信号能量计算出定位固定节点和被定位节点或移动节点间的距离，通过多点定位法计算出被定位节点的位置，当移动节点在移动过程中被定位固定节点通过多点定位法计算出定位位置点，由多个位置点描成运动轨迹，通过运动轨迹进行跟踪；
4)无线传感网络的网关节点通过USB接口与PC机相连；
5)无线传感器网络各节点利用太阳能电池或蓄电池供电；
6)被定位或被跟踪的移动的节点发射信号时发射功率始终保持稳定一致。
2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法，其特征在于：所述的多点定位法是四个围成封闭的规则四方形的定位固定节点，记下GPS坐标，由这四点构成一个坐标系，以各定位固定节点接收到同一个被定位节点或移动节点的距离值r1、r2、r3、r4后，以各定位固定节点位置为圆心、以各定位固定节点与被定位节点或移动节点所测得的距离r1、r2、r3、r4为半径画圆。四圆相交相交于一点时通过计算机上位机拟合，记录下该点在坐标系中的坐标值，通过软件拟合手段即将节点的位置信息和运动轨迹清楚地记录并保存。
3.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法，其特征在于：所述的无线传感器网络定位固定节点、被定位节点、移动节点均是以CC2431单片机为核心的无线传感器节点模块，定位固定节点又能稳定收到GPS信号的无线传感器节点。
4.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络多点准确定位与跟踪方法，其特征在于：所说的无线传感网络的网关节点通过包括任何串口转USB接口和任何协议的USB接口与PC机通信。
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