CN115278524A - 一种传感器网络节点的定位方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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CN115278524A CN202210910451.3A CN202210910451A CN115278524A CN 115278524 A CN115278524 A CN 115278524A CN 202210910451 A CN202210910451 A CN 202210910451A CN 115278524 A CN115278524 A CN 115278524A
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Abstract

本发明公开了一种传感器网络节点的定位方法、装置、设备及存储介质。该方法包括确定待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取待定位节点的目标接收信号强度集合与参考节点的目标接收信号强度集合；在待定位区域中，确定与待定位节点对应的AOA区域；根据待定位节点的目标接收信号强度集合与AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；根据待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取待定位节点的位置数据。本发明实施例的技术方案极大的提高传感器网络节点的定位准确性。

Description

一种传感器网络节点的定位方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种传感器网络节点的定位方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在无线网络环境中，传感器网络节点常常需要确定自身的位置，从而向用户提供检测服务。没有节点位置信息的监测数据在很多场合下是没有意义的。GPS(GlobalPositioning System，全球定位***)卫星定位方法需要为每个传感器网络节点配备GPS接收模块，该方法成本高，且GPS 接收模块能耗大，不适应于大规模的无线传感器网络。
传统位置指纹定位方法，在离线阶段采集的信号强度容易受到各种环境因素的影响，从而造成构建的位置指纹数据库不准确，导致传感器网络节点定位不精确的问题。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：
传统GPS卫星定位方法硬件设备要求高不适应于大规模的无线传感器网络；传统位置指纹定位方法中采集信号强度受环境因素干扰导致位置指纹数据库不准确使传感器网络节点定位不精确。
发明内容
本发明提供了一种传感器网络节点的定位方法、装置、设备及存储介质，以极大的提高传感器网络节点的定位准确性。
根据本发明的一方面，提供了一种传感器网络节点的定位方法，应用于无线传感器网络中的待定位节点，该方法包括：
确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合；
在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的到达角度测距 AOA区域；其中，所述AOA区域中包括至少一个参考节点；所述AOA区域中的参考节点是所述待定位区域中的参考节点的子集；
根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；
根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种传感器网络节点的定位装置，应用于无线传感器网络中的待定位节点，该装置包括：
目标接收信号强度集合获取模块，用于确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合；
AOA区域确定模块，用于在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的到达角度测距AOA区域；其中，所述AOA区域中包括至少一个参考节点；所述AOA区域中的参考节点是所述待定位区域中的参考节点的子集；
欧氏距离值计算模块，用于根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；
待定位节点的位置数据获取模块，用于根据所述待定位节点和所述 AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的传感器网络节点的定位方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的传感器网络节点的定位方法。
本发明实施例的技术方案，通过确定待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取待定位节点的目标接收信号强度集合与参考节点的目标接收信号强度集合；在待定位区域中，确定与待定位节点对应的AOA区域；根据待定位节点的目标接收信号强度集合与AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；根据待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取待定位节点的位置数据，即通过确定待定位节点的待定位区域，并精确待定位节点与参考节点对应的接收信号强度，以及精确待定位节点的位置区域，解决了传统定位方法硬件设备要求高不适应于大规模的无线传感器网络，且定位不准确的问题，极大的提高传感器网络节点的定位准确性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供了一种传感器网络节点的定位方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的另一种传感器网络节点的定位方法的流程图；
图3为本发明实施例三提供的一种传感器网络节点的定位装置的结构示意图；
图4是实现本发明实施例的传感器网络节点的定位方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供了一种传感器网络节点的定位方法的流程图，本实施例可适用于对无线传感器网络的节点进行定位的情况，该方法可以应用于无线传感器网络中的待定位节点，该方法可以由传感器网络节点的定位装置来执行，该装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该装置可配置于传感器网络节点中。如图1所示，该方法包括：
S110、确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合。
其中，待定位节点可以是无线传感器网络中的网络节点，例如，个人计算机和服务器等网络设备。待定位区域可以是指待定位节点所在的物理位置区域。待定位区域的确定可以依据待定位节点所处的环境情况灵活确定。待定位区域可以是一个较大的范围，例如，一个房间。参考节点可以指在待定位区域中为确定待定位节点的位置而设定的网络节点。待定位节点的目标接收信号强度集合与各参考节点的目标接收信号强度集合可以指待定位节点与参考节点所接收的信号中可用信号的信号强度的集合。
在本实施例中，可以确定待定位节点在待定位区域中的各个参考节点，并获取待定位节点的目标接收信号强度集合与各参考节点的目标接收信号强度集合。
在本实施例的一个可选实施方式中，确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，可以包括：
确定所述待定位节点所在的区域，得到所述待定位区域；获取所述待定位节点的定位精度；根据所述定位精度将所述待定位区域划分为多个网格，并将每个网格的各网格顶点作为所述待定位区域中的各参考节点。
其中，定位精度可以指对待定位节点的定位精确程度。例如，如果对定位精度的要求不是很高，可以以10米为单位来划分待定位区域获得网格，如果对定位精度的要求高可以以1米为单位来划分待定位区域获得网格。
具体的，可以将待定位节点所在的环境区域确定为待定位区域，进而根据当前实际情况及对待定位节点的定位精度要求，将待定位区域划分为多个网格，从而可以在每个网格的网格顶点设置网络设备作为待定位区域中的参考节点。
在本实施例的另一个可选实施方式中，获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合，可以包括：
获取所述待定位节点接收的来自不同信号发射节点的信号的信号强度，得到所述待定位节点的原始接收信号强度集合，对所述待定位节点的原始接收信号强度集合进行滤波处理，得到所述待定位节点的目标接收信号强度集合；获取所述各参考节点接收的来自不同信号发射节点的信号的信号强度，得到所述各参考节点的原始接收信号强度集合，对所述各参考节点的原始接收信号强度集合进行滤波处理，得到所述各参考节点的目标接收信号强度集合。
其中，信号发射节点可以是AP(Access Point，无线接入点)。原始接收信号强度集合可以是待定位节点与各参考节点所接收的来自待定位区域中的不同AP的信号的未经处理的信号强度的集合。
滤波处理可以指基于卡尔曼滤波和方差滤波进行滤波处理。在无线传感器网络中，由于信号强度会受到干扰信号的影响，因此需要对原始接收信号强度集合中的各原始接收信号强度进行滤波处理。在本实施例中，基于卡尔曼滤波，可以将信号强度的误差限定在很小的范围；基于方差滤波，可以滤除偏离平均信号强度最远的异常信号强度。
具体的，对于待定位节点与待定位区域中的各参考节点，可以接收来自不同AP的信号，根据所接收信号的信号强度获得原始接收信号强度集合，得到所述待定位节点和待定位区域中各参考节点的原始接收信号强度集合，从而对原始接收信号强度集合中的各信号强度进行滤波处理，筛除异常信号强度，以得到待定位节点的目标接收信号强度集合，得到各参考节点的目标接收信号强度集合。
可选的，对于待定位节点与待定位区域中的各参考节点的原始接收信号强度集合的获取，可以计算当前环境中高斯分布拟合中信号传输1m时的信号强度损耗以及信号强度衰弱指数，拟合RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)的高斯测距曲线，从而计算待定位节点以及待定位区域中的各参考节点上接收的来自不同AP的信号的信号强度。例如，可以根据信号在自由空间传播的衰减模型
Figure RE-GDA0003841217050000071
计算信号强度，其中，Pd为待定位节点及待定位区域中的各参考节点的接收信号强度，P0为距离d0处的信号强度，n为信号衰减系数。
S120、在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的AOA (Angle-of-Arrival，到达角度测距)区域。
其中，AOA区域中可以包括至少一个参考节点；AOA区域中的参考节点可以是待定位区域中的参考节点的子集。
在本实施例中，可以进一步在待定位区域中更精确的确定待定位节点的所在区域，如AOA区域。
在本实施例的一个可选实施方式中，在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的AOA区域，可以包括：
在所述待定位区域中确定出所述不同信号发射节点的最小信号覆盖重叠区域；获取所述最小信号覆盖重叠区域中各参考节点所处的信号覆盖区域数量；将所述信号覆盖区域数量最大的至少一个参考节点组成的区域，确定为与所述待定位节点对应的AOA区域。
其中，信号发射节点可以是配置有多个定向天线的节点。最小信号覆盖重叠区域可以是一个小于待定位区域，而大于AOA区域的一个中间范围的区域。信号覆盖区域数量可以是处于最小信号覆盖重叠区域中的各参考节点所处的信号覆盖区域的数量。
具体的，可以根据信号发射节点通过定向天线发射的信标信息，如{id， Xi，Yi，θi}，根据其中的角度信息如θi以及信号发射节点的通信半径，确定出不同信号发射节点对应的多个信号覆盖重叠区域，并从中将最小的重叠区域作为最小信号覆盖重叠区域；进而统计最小信号覆盖重叠区域中的各参考节点所处的来自不同信号发射节点的信号覆盖区域数量，将信号覆盖区域数量最大的至少一个参考节点组成的区域，确定为与所述待定位节点对应的AOA区域。示例性的，最小信号覆盖重叠区域中的参考节点m同时在扇形区域A1、A2和A3内，则该参考节点m所处的信号覆盖区域数量记为3；若参考节点n在A1和A2扇形区域内，但没在扇形区域A3内，则该参考节点n所处的信号覆盖区域数量记为2，将最小信号覆盖重叠区域中所有记为3的参考节点组成的区域即为AOA区域。
S130、根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA 区域中每个参考节点之间的欧氏距离值。
具体的，可以根据待定位节点的目标接收信号强度集合中的来自不同 AP的各信号强度与AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合中的来自不同AP的各信号强度，计算待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值。
示例性的，待定位区域中包含M个AP，AOA区域中包含N个参考节点，待定位节点对应的目标接收信号强度集合如(RSS1，RSS2，…，RSSM),第 i个参考节点的信号强度RSSij可表示为(RSSi1，RSSi2，…，RSSiM)，可以根据公式
Figure RE-GDA0003841217050000081
计算待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，其中，di表示待定位节点与第i个参考节点之间的欧氏距离，RSSij表示在第i(＝1，2，3，…,N)个参考节点上来自第j(j＝1， 2，…，M)个AP的信号的信号强度，RSSj表示待定位节点对应的来自第j 个AP的信号的信号强度。
S140、根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据。
其中，位置数据可以指物理坐标，例如(x,y)。
在本实施例中，可以根据待定位节点与AOA区域中每个参考节点之间的欧式距离值，计算获取待定位节点的位置数据。
本发明实施例的技术方案，通过确定待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取待定位节点的目标接收信号强度集合与参考节点的目标接收信号强度集合；在待定位区域中，确定与待定位节点对应的AOA区域；根据待定位节点的目标接收信号强度集合与AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；根据待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取待定位节点的位置数据，即通过确定待定位节点的待定位区域，并精确待定位节点与参考节点对应的接收信号强度，以及精确待定位节点的位置区域，解决了传统定位方法硬件设备要求高不适应于大规模的无线传感器网络，且定位不准确的问题，极大的提高传感器网络节点的定位准确性。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的另一种传感器网络节点的定位方法的流程图，本实施例在上述各实施例的基础上，在根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值之前增加操作，对根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据的操作进行细化。如图2所示，该方法包括：
S210、确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合。
S220、在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的到达角度测距AOA区域。
其中，所述AOA区域中包括至少一个参考节点；所述AOA区域中的参考节点是所述待定位区域中的参考节点的子集。
S230、根据所述各参考节点的目标接收信号强度集合和所述各参考节点的位置数据，构建与全部参考节点对应的位置指纹数据库。
其中，各参考节点的位置数据可以指各参考节点的物理坐标。
具体的，可以获取当前处理参考节点的目标接收信号强度集合；根据该目标接收信号强度集合与当前处理参考节点的物理坐标，构建与当前处理参考节点匹配的位置指纹数据，例如， RSSij＝{RSSIi1，RSSIi2，……，RSSIiM，xi，yi}；进而根据每个参考节点的位置指纹数据，构建与待定位区域中全部参考节点对应的位置指纹数据库。
S240、查询所述位置指纹数据库得到所述AOA区域中的每个参考节点的目标接收信号强度集合。
具体的，可以根据参考节点的编号从位置指纹数据库中查询得到AOA 区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合。
S250、根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA 区域中每个参考节点之间的欧氏距离值。
S260、根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，确定所述AOA区域中的至少一个目标参考节点，并确定所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数。
其中，目标参考节点可以指AOA区域中可用于为待定位节点进行定位的部分参考节点。权重系数可以表示目标参考节点对待定位节点定位的贡献程度。
在本实施例中，可以根据待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，从AOA区域中的全部参考节点中筛选出目标参考节点，并根据与目标参考节点对应的欧氏距离值，确定目标参考节点各自对应的权重系数。
在本实施例的一个可选实施方式中，根据所述待定位节点和所述AOA 区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，确定所述AOA区域中的至少一个目标参考节点，具体可以对所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值由小到大进行排序得到排序结果；将所述排序结果中的前目标数量个欧式距离值对应的参考节点作为所述至少一个目标参考节点。
相应的，确定所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数，可以将与每个目标参考节点对应的欧氏距离值的倒数，作为每个目标参考节点的权重系数。
S270、根据所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数和每个目标参考节点的位置数据，获取所述待定位节点的位置数据。
在本实施例中，待定位节点的位置数据的计算公式可以表示为：
Figure RE-GDA0003841217050000111
其中，(xp，yp)表示第p个目标参考节点的物理坐标，可以通过查询位置指纹数据库获得，dp表示第p个目标参考节点与待定位节点之间的欧式距离值。
本发明实施例的技术方案，通过确定待定位节点的待定位区域，并精确待定位节点与参考节点对应的接收信号强度构建位置指纹数据库，以及精确待定位节点的位置区域，解决了传统定位方法硬件设备要求高不适应于大规模的无线传感器网络，且定位不准确的问题，极大的提高传感器网络节点的定位准确性。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种传感器网络节点的定位装置的结构示意图，应用于无线传感器网络中的待定位节点。如图3所示，该装置包括：目标接收信号强度集合获取模块310、AOA区域确定模块320、欧氏距离值计算模块330和待定位节点的位置数据获取模块340。其中：
目标接收信号强度集合获取模块310，用于确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合；
AOA区域确定模块320，用于在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的到达角度测距AOA区域；其中，所述AOA区域中包括至少一个参考节点；所述AOA区域中的参考节点是所述待定位区域中的参考节点的子集；
欧氏距离值计算模块330，用于根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；
待定位节点的位置数据获取模块340，用于根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据。
本发明实施例的技术方案，通过确定待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取待定位节点的目标接收信号强度集合与参考节点的目标接收信号强度集合；在待定位区域中，确定与待定位节点对应的AOA区域；根据待定位节点的目标接收信号强度集合与AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；根据待定位节点和AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取待定位节点的位置数据，即通过确定待定位节点的待定位区域，并精确待定位节点与参考节点对应的接收信号强度，以及精确待定位节点的位置区域，解决了传统定位方法硬件设备要求高不适应于大规模的无线传感器网络，且定位不准确的问题，极大的提高传感器网络节点的定位准确性。
可选的，传感器网络节点的定位装置，还包括，AOA区域中的每个参考节点的目标接收信号强度集合获取模块，用于在根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值之前：
根据所述各参考节点的目标接收信号强度集合和所述各参考节点的位置数据，构建与全部参考节点对应的位置指纹数据库；
查询所述位置指纹数据库得到所述AOA区域中的每个参考节点的目标接收信号强度集合。
可选的，目标接收信号强度集合获取模块310，具体可以用于：
确定所述待定位节点所在的区域，得到所述待定位区域；
获取所述待定位节点的定位精度；
根据所述定位精度将所述待定位区域划分为多个网格，并将每个网格的各网格顶点作为所述待定位区域中的各参考节点。
可选的，目标接收信号强度集合获取模块310，具体还可以用于：
获取所述待定位节点接收的来自不同信号发射节点的信号的信号强度，得到所述待定位节点的原始接收信号强度集合，对所述待定位节点的原始接收信号强度集合进行滤波处理，得到所述待定位节点的目标接收信号强度集合；
获取所述各参考节点接收的来自不同信号发射节点的信号的信号强度，得到所述各参考节点的原始接收信号强度集合，对所述各参考节点的原始接收信号强度集合进行滤波处理，得到所述各参考节点的目标接收信号强度集合。
可选的，AOA区域确定模块320，具体可以用于：
在所述待定位区域中确定出所述不同信号发射节点的最小信号覆盖重叠区域；
获取所述最小信号覆盖重叠区域中各参考节点所处的信号覆盖区域数量；
将所述信号覆盖区域数量最大的至少一个参考节点组成的区域，确定为与所述待定位节点对应的AOA区域。
可选的，待定位节点的位置数据获取模块340，包括：
权重系数确定单元，用于根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，确定所述AOA区域中的至少一个目标参考节点，并确定所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数；
待定位节点的位置数据获取单元，用于根据所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数和每个目标参考节点的位置数据，获取所述待定位节点的位置数据。
可选的是，权重系数确定单元，具体可以用于：
对所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值由小到大进行排序得到排序结果；
将所述排序结果中的前目标数量个欧式距离值对应的参考节点作为所述至少一个目标参考节点。
可选的是，权重系数确定单元，具体还可以用于：
将与每个目标参考节点对应的欧氏距离值的倒数，作为每个目标参考节点的权重系数。
本发明实施例所提供的传感器网络节点的定位装置可执行本发明任意实施例所提供的传感器网络节点的定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备400的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，电子设备400包括至少一个处理器401，以及与至少一个处理器401通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)402、随机访问存储器(RAM)403等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器401可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的计算机程序或者从存储单元408加载到随机访问存储器(RAM)403中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还可存储电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理器401、ROM 402以及RAM 403通过总线 404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。
电子设备400中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406，例如键盘、鼠标等；输出单元407，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元408，例如磁盘、光盘等；以及通信单元409，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元409允许电子设备400通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器401可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器401的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器401执行上文所描述的各个方法和处理，例如传感器网络节点的定位方法。
在一些实施例中，传感器网络节点的定位方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 402和/或通信单元409 而被载入和/或安装到电子设备400上。当计算机程序加载到RAM 403并由处理器401执行时，可以执行上文描述的传感器网络节点的定位方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器401可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行传感器网络节点的定位方法。
本文中以上描述的***和技术的各种实施方式可以在数字电子电路***、集成电路***、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上***的***(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程***上执行和/ 或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储***、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储***、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的***和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的***和技术实施在包括后台部件的计算***(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算***(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算***(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的***和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算***中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将***的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算***可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传感器网络节点的定位方法，应用于无线传感器网络中的待定位节点，其特征在于，包括：
确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合；
在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的到达角度测距AOA区域；其中，所述AOA区域中包括至少一个参考节点；所述AOA区域中的参考节点是所述待定位区域中的参考节点的子集；
根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；
根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值之前，还包括：
根据所述各参考节点的目标接收信号强度集合和所述各参考节点的位置数据，构建与全部参考节点对应的位置指纹数据库；
查询所述位置指纹数据库得到所述AOA区域中的每个参考节点的目标接收信号强度集合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，包括：
确定所述待定位节点所在的区域，得到所述待定位区域；
获取所述待定位节点的定位精度；
根据所述定位精度将所述待定位区域划分为多个网格，并将每个网格的各网格顶点作为所述待定位区域中的各参考节点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合，包括：
获取所述待定位节点接收的来自不同信号发射节点的信号的信号强度，得到所述待定位节点的原始接收信号强度集合，对所述待定位节点的原始接收信号强度集合进行滤波处理，得到所述待定位节点的目标接收信号强度集合；
获取所述各参考节点接收的来自不同信号发射节点的信号的信号强度，得到所述各参考节点的原始接收信号强度集合，对所述各参考节点的原始接收信号强度集合进行滤波处理，得到所述各参考节点的目标接收信号强度集合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的AOA区域，包括：
在所述待定位区域中确定出所述不同信号发射节点的最小信号覆盖重叠区域；
获取所述最小信号覆盖重叠区域中各参考节点所处的信号覆盖区域数量；
将所述信号覆盖区域数量最大的至少一个参考节点组成的区域，确定为与所述待定位节点对应的AOA区域。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据，包括：
根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，确定所述AOA区域中的至少一个目标参考节点，并确定所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数；
根据所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数和每个目标参考节点的位置数据，获取所述待定位节点的位置数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，确定所述AOA区域中的至少一个目标参考节点，包括：
对所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值由小到大进行排序得到排序结果；
将所述排序结果中的前目标数量个欧式距离值对应的参考节点作为所述至少一个目标参考节点；
确定所述至少一个目标参考节点分别对应的权重系数，包括：
将与每个目标参考节点对应的欧氏距离值的倒数，作为每个目标参考节点的权重系数。
8.一种传感器网络节点的定位装置，应用于无线传感器网络中的待定位节点，其特征在于，包括：
目标接收信号强度集合获取模块，用于确定所述待定位节点在待定位区域中的各参考节点，并获取所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述各参考节点的目标接收信号强度集合；
AOA区域确定模块，用于在所述待定位区域中，确定与所述待定位节点对应的到达角度测距AOA区域；其中，所述AOA区域中包括至少一个参考节点；所述AOA区域中的参考节点是所述待定位区域中的参考节点的子集；
欧氏距离值计算模块，用于根据所述待定位节点的目标接收信号强度集合与所述AOA区域中每个参考节点的目标接收信号强度集合计算所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值；
待定位节点的位置数据获取模块，用于根据所述待定位节点和所述AOA区域中每个参考节点之间的欧氏距离值，获取所述待定位节点的位置数据。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的传感器网络节点的定位方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的传感器网络节点的定位方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117949991A (zh) * 2024-03-27 2024-04-30 北京智芯微电子科技有限公司 设备定位方法及装置

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