形框长度；
[0044] (xi，yi)-接收信号强度最强处的经缔度，XI为经度，yi为缔度；
[0045] (X2，y2)-接收信号强度次强处的经缔度，X2为经度，y2为缔度；
[0046] (x，y)-待定位未知节点的经缔度，X为经度，y为缔度；
[0047] mi-接收信号强度最强处的信号强度；
[004引m2-接收信号强度次强处的信号强度。
[0049] 本发明提供了一种基于空间坐标信息广播的WSN节点定位方法，该方法包括如下 步骤：
[0050] 如图1所示，本发明确定定位范围，用一个矩形框将未知节点都包含其中，矩形框 两边与缔线平行。
[0051] 如图2所示，本发明选取最低地势，测出最低地势海平面高度H，选取合适的飞行高 度h(0<h<R)，从而确定飞行平面，海拔化h米。
[0052] 如图3所示，由上一步确定的飞行高度h和传感器节点的通信半径R，可通过公式计 算出错节点间距，即飞行器飞行间距d。结合图3所示，当错节点间距为：
时，落 在最低地势平面的待定位节点也可W被无缝覆盖。而处于地势较高平面的传感器节点也可 W被定位成功。证明如下：如图3中虚线所示，当地平面上升时，地面被覆盖范围Ad〉d。所 W，当错节点间距
'时，定位区域内没有盲区，所有的待定位节点都能收到错节 点信息。
[0053] 如图4所示，本发明中，错节点运行轨迹如图4中实线所示，虚线矩形框为待定位区 域。错节点首先沿着缔线运行，从西往东穿越待定位区域，同时，通过信号发射器按周期T定 期发送其所在位置的经缔度信息。
[0054] 为使处于待定位区域边缘的待定位节点能够定位成功，错节点在越过定位区域后 S距离再掉头行驶，其中，s = ^，v为错节点运行速度，T为错节点广播信息的周期。运样设计 的目的是保证在待定位区域边缘外，错节点一定会再广播一次其经缔度信息，W确保处于 待定位区域边缘的未知节点能够定位成功。当覆盖待定位区域内所有与缔线平行的轨迹 后，再沿垂直方向的经线运行，同时定期广播错节点信息，直到覆盖所有与经线平行的轨 迹。由此，错节点的任务完成，其他的定位工作由地面上的待定位节点完成。
[0055] 本发明中待定位节点运用的定位算法是利用了 RSSI算法，但是不直接利用RSSI来 计算确切的距离，而是利用RSSI大小的比值确定定位位置，从而减少衰落所引起的定位误 差。所W本发明属于非测距定位算法。
[0056] 待定位节点在错节点沿缔线运行时，记录下通信范围内所收到的所有错节点信 息，并记录下每个错节点位置上所接收到的信号强度指示RSSI (Received Signal Strength Indication)。
[0057] 如图5所示，本发明待定位节点从所接收到的所有信息中，选取RSSI最大的两个错 节点信息。如图5中，A、B两处的RSSI最大，A处经缔度为(xi，yi)，RSSI强度为mi，B处经缔度为 (X2，y2)，RSSI强度为m2，未知节点0经缔度为(X，y)。在错节点沿缔线运行时，错节点的经度 不断变化，而缔度保持恒定。由此，可通过公
计算出未知节点0的经度X。同理， 当错节点沿着经线运行时，未知节点记录下通信范围内所有错节点信息，并记录下每个错 节点位置上接收信号强度RSSI，选取RSSI最大的两个错节点信息，通过公式
计 算出其缔度y。
[0058] 由此，本发明待定位区域内的未知节点在错节点运行完成如图4所示的轨迹后，即 可全部定位完成。
【主权项】
1. 一种基于空间坐标信息广播的WSN节点定位方法，其特征在于，包括： 首先确定定位范围，然后根据定位范围进行路径规划，规划的路径沿经缔线设计;接着 飞行器上的配备GPS和信息发射设备的错节点，在规划的路径上运行，同时W周期T定期发 布错节点当前所在经缔度信息;处于待定位区域的待定位节点接收并记录下通信半径内所 有错节点发射的经缔度信息，同时记录下各个定位点接收到的信号强度指示RSSI;待定位 节点根据接收信号强度最大的两个定位点，先后计算出该未知节点的经度和缔度，并存储， 从而完成定位。2. 根据权利要求1所述的一种基于空间坐标信息广播的WSN节点定位方法，其特征在 于，所述方法的路径规划包括如下步骤： 第一步:确定定位范围，将其至于矩形框内； 第二步：确定飞行高度，测出最低地势海平面高度H，选取合适的飞行高度h，即（0<h<R， R为节点的通信半径），从而确定飞行平面高度化h; 第=步：确定飞行间距，由上一步确定的h和节点的通信半径R，规划路径的飞行间距为 d = ； 第四步：确定飞行轨迹，错节点运行轨迹先后沿缔度和经度运行通过待定位区域，运行 轨迹在超出待定位区域的矩形框后，再运行距离为S = ^(s为运行轨迹超出矩形框长度，V 为飞机匀速飞行速度，T为错节点广播周期）。3. 根据权利要求1所述的一种基于空间坐标信息广播的WSN节点定位方法，其特征在 于，所述方法是基于RSSI比值和经缔度的非测距定位算法，包括如下步骤： 第一步:待定位节点在错节点沿缔线和经线运行时，记录下通信半径内所收到的所有 错节点信息，同时记录下每个错节点位置上所接收到的信号强度指示RSSI; 第二步:待定位节点从所接收到的所有信息中，选取RSSI最大的两个错节点信息； 第=步:利用公式计算出经度X，通过公式计算出维度y，其中， (xi，yi)为接收信号强度最强处的经缔度，Xi为经度，yi为缔度，mi为其信号强度，（X2，y2)为 接收信号强度次强处的经缔度，X2为经度，y2为缔度，m2为其信号强度，（x，y)为待定位未知 节点的经缔度，X为经度，y为缔度； 第四步:存储定位信息，定位完成。4. 根据权利要求1所述的一种基于空间坐标信息广播的WSN节点定位方法，其特征在 于:所述方法是基于单个的错节点在空间的运行;错节点在空中规划平面运行，避开在地面 上存在的复杂的地形和障碍物。
【专利摘要】本发明公开了一种基于空间坐标信息广播的WSN节点定位方法，该方法利用单个移动锚节点，间接利用RSSI算法，属于无线传感器网络中移动锚节点非测距方法，该方法的移动锚节点在空中既定规划路径上运行，并按一定周期，定期广播当前的定位信息。规划的路径沿经纬线设计，利用同一纬线上的广播点纬度恒定，而经度不同；同一经线上的广播点经度恒定，而纬度不同的原理，利用未知节点通信半径内所接收最强的两个信号强度(即RSSI)比值及其位置信息，通过简单的运算计算出待定位区域的未知节点定位信息。本发明不仅具有良好的定位精度，还可以显著降低定位运算的复杂度，消除定位盲区，节约定位时间。本发明尤其适用于地势起伏、能有较多障碍物的待定位区域。
【IPC分类】H04W84/18, H04W4/02, G01S5/02
【公开号】CN105657654
【申请号】
【发明人】张嫣艳, 张玲华
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月30日