CN107613464A - 一种无线传感器网络定位*** - Google Patents

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邢传玺
高飞
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Yunnan Minzu University
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Yunnan Minzu University
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Abstract

本发明公开了一种无线传感器网络定位***，该***包括一个或多个被定位目标，内设Zigebee模块和北斗模块的识别节点，用于与一个或多个的设置于无线读卡基站内的任务管理节点进行信息的交互；用于进行各识别节点相对于各无线读卡器的相对距离计算的相对距离计算模块；识别节点角度获取模块，用于通过北斗模块的坐标数据进行未知节点与相邻三个已知识别节点组成的角度；服务器，用于根据上述相对距离和角度进行未知节点坐标数据的获取。本发明可减少定位过程中的工作量和复杂度，同时可提高定位的精确度。

Description

一种无线传感器网络定位***
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，具体涉及一种无线传感器网络定位***。
背景技术
随着微机电***、片上***、无线通信和数字电子技术的发展，无线传感器网络作为一种新型的信息获取和处理模式，有着低功耗、低成本、分布式和自组织的特点，具有巨大的应用前景。无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。
对于无线传感器网络来说，定位技术是其功能应用的关键部分，目前也是相关领域技术人员研究的热点。在大多数的无线传感器应用领域中，感知的数据只有在知道传感器位置信息的情况下才是有意义的。同时，明确传感器节点位置可以提高路由效率、为网络提供命名空间、向部署方提供网络的覆盖质量、实现网络的负载均衡以及网络拓扑的自我配置等。
无线传感网络中的定位算法一般分为基于距离的定位算法和距离无关的定位算法。距离无关的定位算法一般是通过大致估计的单跳距离来进行定位，其定位精度并不高。相比距离无关的定位算法，基于距离的定位算法易于硬件实现，得到了广泛的应用。在基于距离的定位算法的众多测距技术中，RSSI测距技术的通信载荷和实现复杂度较低，目前被广泛应用。然而在目前的定位技术中，普遍存在定位误差大的难题，而且部分技术对传感器节点复杂度要求较高，定位成本相对也高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种无线传感器网络定位***，可减少定位过程中的工作量和复杂度，同时可提高定位的精确度。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种无线传感器网络定位***，该***包括一个或多个被定位目标，还包括
识别节点，内设Zigebee模块和北斗模块，用于与一个或多个的设置于无线读卡基站内的任务管理节点进行信息的交互；
相对距离计算模块，用于通过计算RSSI无线信号强度信息从而获取各识别节点相对于各任务管理节点的相对距离A，并通过双边双向测距算法SDS-TWR完成识别节点与各任务管理节点的相对距离测量B，同时结合获取的两种相对距离进行最终距离的计算输出；
识别节点角度获取模块，用于通过北斗模块的坐标数据进行未知节点与相邻三个已知识别节点组成的角度；
服务器，用于根据上述相对距离和角度进行未知节点坐标数据的获取。
优选地，所述识别节点内还设有噪音抑制模块。
优选地，所述识别节点输出的信号经噪音抑制模块处理后分别通过Zigebee模块和北斗模块同时发送给任务管理节点。
优选地，所述北斗模块采用短报文通讯的方式进行数据的传输。
优选地，所述双边双向测距算法SDS-TWR具体包括如下步骤：
识别节点向任务管理节点发送初次测距数据包，若任务管理节点正确接收了这个数据包，则返回硬件应答给用户识别节点，并请求产生传输延时T1；
识别节点计算传输延时T1，同时将这个数据发送给任务管理节点，并且等待任务管理节点的硬件应答；
任务管理节点读取识别节点发来的相关参数，并为识别节点和任务管理节点第二次测距准备；
任务管理节点通过计算得到处理延时T2，并将T2发送给识别节点；
识别节点接收任务管理节点的测距数据包，自动发送硬件应答给任务管理节点，任务管理节点将依据所述硬件应答计算出传播延时T3；
任务管理节点计算传播延时T3，并将T3发送给识别节点，并等待识别节点的硬件应答；
识别节点读取任务管理节点发送的T3，并计算出处理延时T4；
识别节点根据T1，T2，T3，T4计算出识别节点和任务管理节点的相对距离。
优选地，所述相对距离计算模块通过以下公式进行最终相对距离的计算输出：30％相对距离A+70％相对距离B。
优选地，所述相对距离计算模块优先采用Zigebee模块所发送的数据。
本发明具有以下有益效果：
具有稳定性好、定位精度高、运算速度快和可扩展性强等优点，并能将精度控制在1M以内，另外，由于SDS-TWR定位技术采用线性调频扩频技术，能够最大限度降低***中可能存在的多径干扰、噪声干扰；测量方法中采用往返测量方法，降低了定位算法对***时钟同步的严格要求，将SDS-TWR定位技术和RSSI无线信号强度距离计算技术相结合，进一步提高了整个***的定位精度。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合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。
本发明实施例提供了一种无线传感器网络定位***，该***包括一个或多个被定位目标，还包括
识别节点，内设Zigebee模块和北斗模块，用于与一个或多个的设置于无线读卡基站内的任务管理节点进行信息的交互；
相对距离计算模块，用于通过计算RSSI无线信号强度信息从而获取各识别节点相对于各任务管理节点的相对距离A，并通过双边双向测距算法SDS-TWR完成识别节点与各任务管理节点的相对距离测量B，同时结合获取的两种相对距离进行最终距离的计算输出；
识别节点角度获取模块，用于通过北斗模块的坐标数据进行未知节点与相邻三个已知识别节点组成的角度；
服务器，用于根据上述相对距离和角度进行未知节点坐标数据的获取。
所述识别节点内还设有噪音抑制模块。所述识别节点输出的信号经噪音抑制模块处理后分别通过Zigebee模块和北斗模块同时发送给任务管理节点。
所述北斗模块采用短报文通讯的方式进行数据的传输。
所述双边双向测距算法SDS-TWR具体包括如下步骤：
识别节点向任务管理节点发送初次测距数据包，若任务管理节点正确接收了这个数据包，则返回硬件应答给用户识别节点，并请求产生传输延时T1；
识别节点计算传输延时T1，同时将这个数据发送给任务管理节点，并且等待任务管理节点的硬件应答；
任务管理节点读取识别节点发来的相关参数，并为识别节点和任务管理节点第二次测距准备；
任务管理节点通过计算得到处理延时T2，并将T2发送给识别节点；
识别节点接收任务管理节点的测距数据包，自动发送硬件应答给任务管理节点，任务管理节点将依据所述硬件应答计算出传播延时T3；
任务管理节点计算传播延时T3，并将T3发送给识别节点，并等待识别节点的硬件应答；
识别节点读取任务管理节点发送的T3，并计算出处理延时T4；
识别节点根据T1，T2，T3，T4计算出识别节点和任务管理节点的相对距离。
所述相对距离计算模块通过以下公式进行最终相对距离的计算输出：30％相对距离A+70％相对距离B。所述相对距离计算模块优先采用Zigebee模块所发送的数据进行距离计算。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种无线传感器网络定位***，该***包括一个或多个被定位目标，其特征在于，还包括
识别节点，内设Zigebee模块和北斗模块，用于与一个或多个的设置于无线读卡基站内的任务管理节点进行信息的交互；
相对距离计算模块，用于通过计算RSSI无线信号强度信息从而获取各识别节点相对于各任务管理节点的相对距离A，并通过双边双向测距算法SDS-TWR完成识别节点与各任务管理节点的相对距离测量B，同时结合获取的两种相对距离进行最终距离的计算输出；
识别节点角度获取模块，用于通过北斗模块的坐标数据进行未知节点与相邻三个已知识别节点组成的角度；
服务器，用于根据上述相对距离和角度进行未知节点坐标数据的获取。
2.如权利要求1所述的一种无线传感器网络定位***，其特征在于，所述识别节点内还设有噪音抑制模块。
3.如权利要求2所述的一种无线传感器网络定位***，其特征在于，所述识别节点输出的信号经噪音抑制模块处理后分别通过Zigebee模块和北斗模块同时发送给任务管理节点。
4.如权利要求3所述的一种无线传感器网络定位***，其特征在于，所述北斗模块采用短报文通讯的方式进行数据的传输。
5.如权利要求1所述的一种无线传感器网络定位***，其特征在于，所述双边双向测距算法SDS-TWR具体包括如下步骤：
识别节点向任务管理节点发送初次测距数据包，若任务管理节点正确接收了这个数据包，则返回硬件应答给用户识别节点，并请求产生传输延时T1；
识别节点计算传输延时T1，同时将这个数据发送给任务管理节点，并且等待任务管理节点的硬件应答；
任务管理节点读取识别节点发来的相关参数，并为识别节点和任务管理节点第二次测距准备；
任务管理节点通过计算得到处理延时T2，并将T2发送给识别节点；
识别节点接收任务管理节点的测距数据包，自动发送硬件应答给任务管理节点，任务管理节点将依据所述硬件应答计算出传播延时T3；
任务管理节点计算传播延时T3，并将T3发送给识别节点，并等待识别节点的硬件应答；
识别节点读取任务管理节点发送的T3，并计算出处理延时T4；
识别节点根据T1，T2，T3，T4计算出识别节点和任务管理节点的相对距离。
6.如权利要求1所述的一种无线传感器网络定位***，其特征在于，所述相对距离计算模块通过以下公式进行最终相对距离的计算输出：30％相对距离A+70％相对距离B。
7.如权利要求1所述的一种无线传感器网络定位***，其特征在于，所述相对距离计算模块优先采用Zigebee模块所发送的数据。
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