基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105960015A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610430747.X(22)申请日2016.06.16(71)申请人南京航空航天大学地址210000江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人朱小军吴盼陈兵(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人张婷婷(51)Int.Cl.H04W64/00(2009.01)H04W84/18(2009.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法，包括以下步骤：(1)由汇聚节点发送指令启动系统。(2)传感器节点在收到指令后，依次轮流发送数据包。最后一个节点发送完数据后，所有节点切换到下一个信道重复上述的数据发送与收集过程。(3)汇聚节点时刻监听无线信号传输，将数据实时发送到计算机。(4)计算机将无人状态下收集的数据存储，作为比对样本，系统开始监控指定区域。(5)计算机持续收到链路在不同信道上的能量强度数据，对一个时间窗口内的数据，按照信号多径传播公式推测出目标可能影响的传播路径。(6)计算机综合考虑多条链路的推测结果，计算出人的位置。CN105960015ACN105960015A权利要求书1/3页1.一种基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)数据收集：无人状态下，由汇聚节点发送指令启动系统；传感器节点在收到指令后依次轮流发送数据包，不发送数据包的传感器节点接收所述数据包并记录信道RSS读数；最后一个节点发送完数据后，所有节点切换到下一个信道重复上述的数据发送与收集过程；(2)在线监测：汇聚节点时刻监听无线信号传输，将数据实时发送到计算机；计算机将无人状态下收集的数据存储，作为比对样本，系统开始监控指定区域；(3)路径推测：计算机持续收到链路在不同信道上的能量强度数据RSS，对一个时间窗口内的数据，按照信号多径传播公式推测出目标会影响的传播路径，并进行去噪处理；(4)目标定位：计算机综合考虑多条链路的推测结果，根据各个路径的长度以及衰减参数信息计算出人的位置。2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法，其特征在于：所述步骤(1)数据收集的具体方法，包括以下步骤：(1.1)布置传感器节点；(1.2)传感器节点收集背景数据，具体方法为(1.2.1)传感器节点初始化倒计时器：当倒计时器的值为0时节点无条件切换到下一个信道，所述倒计时器的初始值等于1.1T，其中T为所有节点都发送一次报文的时间；(1.2.2)具有最低编号的节点即节点0在初始化倒计时器后，广播一个数据报文，所述无线数据报文包含两个字段，NodeID字段记录发送者编号，RSS字段记录已观测到的N个信号强度，其中N等于节点个数；所述发送者编号是在将操作系统安装到发送传感器节点时为其设置的节点编号，所述RSS字段为以NodeID字段为接收节点的所有无线链路的接收信号强度值；(1.2.3)任何节点在接收到所述广播数据报文后，记录报文的信号强度值于本地缓冲区RSS[i]中，其中i等于接收报文中的NodeID字段的值；(1.2.4)汇聚节点监听无线信道中的所有数据传输，并将收到的数据包通过USB传输给计算机；(1.3)计算机收集数据，并存储到本地作为背景数据。3.根据权利要求1或2所述的基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述传感器节点为无线传感器节点，具体为TelosB节点，在2.4G频段有16个信道，分别为第11号到第26号信道，节点启动时均运行在11号信道上，信道的切换顺序为从11-26依次循环往复；所述传感器节点布置在监测区域四周，每个节点均可以接收到其他节点的无线信号。4.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法，其特征在于：所述步骤(1.2.3)中，根据接收到的报文的不同，传感器节点做出不同反应，具体如下：a)若收到报文中的NodeID比当前节点ID小1，则当前节点组织一个无线数据报文并进行广播；若当前节点的NodeID为所有节点的ID最大者，即编号为N-1，则节点在广播后切换到下一个信道；b)若收到的报文中的NodeID为最大的节点编号，则节点切换到下一个信道；2CN105960015A权利要求书2/3页c)所有节点一旦切换到新的信道，则重新执行步骤(1.2.1)到(1.2.3)，在(1.2.1)中重设倒计时器。5.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络多信道能量测量的无源定位方法，其特征在于：所述步骤(1.3)中收集的数据是否足够