一種基于北斗衛(wèi)星的傳感器節(jié)點(diǎn)的快速定位方法
【專利摘要】本發(fā)明的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，包括：步驟一，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收北斗衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)，計(jì)算出自身的坐標(biāo)值；步驟二，計(jì)算出各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)到北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)；步驟三，運(yùn)用智能算法優(yōu)化各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)；步驟四，利用步驟三優(yōu)化后的北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對傳感器節(jié)點(diǎn)重新定位，獲取定位精度較高的傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。本發(fā)明的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，首先利用定位功能確定出北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，在利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)定位方法求出傳感器節(jié)點(diǎn)相對于北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，然后再對北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確校準(zhǔn)定位，最終實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的精確定位。
【專利說明】一種基于北斗衛(wèi)星的傳感器節(jié)點(diǎn)的快速定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，更具體的說，尤其涉及一種基于 北斗衛(wèi)星的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的快速定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 車輛安裝無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN)在交通控制、防災(zāi)預(yù)警等眾多領(lǐng)域有著巨大的作 用，而迅速確定車輛目標(biāo)的地理位置是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵任務(wù)之一。對于安裝有無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛來說，其通過接收北斗衛(wèi)星發(fā)送的定位數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)自 身的定位；位置確定的節(jié)點(diǎn)又可作為定位的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，但現(xiàn)有的傳感器節(jié)點(diǎn)定位方法，還不 能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確定位。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種基于北斗衛(wèi)星的快速定位方 法。
[0004] 本發(fā)明的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，所述北斗衛(wèi)星的數(shù)目為兩個(gè)，分別為北 斗衛(wèi)星一和北斗衛(wèi)星二，北斗衛(wèi)星與遠(yuǎn)端的信息中心站相通訊；待定位的區(qū)域內(nèi)分布有北 斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)中設(shè)置衛(wèi)星信號接收模塊，傳感器節(jié)設(shè)置于待定 位的車輛上，傳感器節(jié)點(diǎn)與北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；其特別之處在于，所述定位 方法通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)： 步驟一，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)利用衛(wèi)星信號接收模塊，接收北斗衛(wèi)星一 和北斗衛(wèi)星二發(fā)送的定位數(shù)據(jù)，對雙衛(wèi)星的導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn)行廣域差分解算，利用北斗衛(wèi) 星一、北斗衛(wèi)星二和信息中心站的位置坐標(biāo)，計(jì)算出自身的坐標(biāo)值，各個(gè)北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)可達(dá) 到米級定位精度； 步驟二，傳感器節(jié)點(diǎn)的定位，在AHLoS算法的基礎(chǔ)上，采用無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定位方法，計(jì)算出各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)到北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo) J，傳感器節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)可達(dá)到厘米級的定位精度； 步驟三，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的優(yōu)化，運(yùn)用智能算法優(yōu)化各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)，使北 斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)達(dá)到毫米級的定位精度； 步驟四，傳感器節(jié)點(diǎn)的重新定位，利用步驟三優(yōu)化后的北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對傳感器節(jié)點(diǎn)重 新定位，獲取定位精度較高的傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，即獲取了待定位車輛的位置坐標(biāo)。
[0005] 本發(fā)明的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，步驟三中所述的智能算法通過以下步驟 來實(shí)現(xiàn)：a).確定參數(shù)的尋優(yōu)范圍和編碼方案，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的過程 中，采用實(shí)數(shù)編碼；確定群體規(guī)模、交叉概率、變異概率、禁忌表長度、遺傳和禁忌搜索算法 過程的最大迭代次數(shù)，并初始化種群；設(shè)群體規(guī)模為Popsize ;b).適應(yīng)度計(jì)算，通過目標(biāo)函 數(shù)及各目標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算種群中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；c).交叉?zhèn)€體的重組，設(shè)種群的交叉概 率為Pc，選擇Popsi Ze*Pc個(gè)個(gè)體采用禁忌算法算子TSC0進(jìn)行交叉運(yùn)算，并用禁忌算子對交 叉?zhèn)€體進(jìn)行重組，然后對重組后的個(gè)體進(jìn)行可行化處理；d).變異個(gè)體的可行化處理，設(shè)種 群的變異概率為Pm，選擇Popsize*Pm個(gè)個(gè)體采用禁忌算法算子TSMO進(jìn)行變異運(yùn)算，對變異 后的個(gè)體進(jìn)行可行化處理；e).獲取最優(yōu)解，保存上代的最優(yōu)個(gè)體，產(chǎn)生新一代的種群，直 至所獲取的最優(yōu)個(gè)體滿足搜索的精度條件為止，符合精度約束條件的最優(yōu)個(gè)體的位置即為 節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
[0006] 本發(fā)明的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，步驟b)中所述的適應(yīng)度通過公式（1)來 求取：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于北斗衛(wèi)星的傳感器節(jié)點(diǎn)的快速定位方法，所述北斗衛(wèi)星的數(shù)目為兩個(gè)，分 別為北斗衛(wèi)星一（2)和北斗衛(wèi)星二（3)，北斗衛(wèi)星與遠(yuǎn)端的信息中心站（1)相通訊；待定位 的區(qū)域內(nèi)分布有北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)（4)和傳感器節(jié)點(diǎn)（5)，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)中設(shè)置衛(wèi)星信號接收 模塊，傳感器節(jié)設(shè)置于待定位的車輛上，傳感器節(jié)點(diǎn)與北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)； 其特征在于，所述定位方法通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)： 步驟一，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)利用衛(wèi)星信號接收模塊，接收北斗衛(wèi)星一 和北斗衛(wèi)星二發(fā)送的定位數(shù)據(jù)，對雙衛(wèi)星的導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn)行廣域差分解算，利用北斗衛(wèi) 星一、北斗衛(wèi)星二和信息中心站的位置坐標(biāo)，計(jì)算出自身的坐標(biāo)值，各個(gè)北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)可達(dá) 到米級定位精度； 步驟二，傳感器節(jié)點(diǎn)的定位，在AHLoS算法的基礎(chǔ)上，采用無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定位方法，計(jì)算出各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)到北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo) X，傳感器節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)可達(dá)到厘米級的定位精度； 步驟三，北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的優(yōu)化，運(yùn)用智能算法優(yōu)化各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)，使北 斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)達(dá)到毫米級的定位精度； 步驟四，傳感器節(jié)點(diǎn)的重新定位，利用步驟三優(yōu)化后的北斗信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對傳感器節(jié)點(diǎn)重 新定位，獲取定位精度較高的傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，即獲取了待定位車輛的位置坐標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，其特征在于：步驟三中所述 的智能算法通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)： a) .確定參數(shù)的尋優(yōu)范圍和編碼方案，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的過程中，采 用實(shí)數(shù)編碼；確定群體規(guī)模、交叉概率、變異概率、禁忌表長度、遺傳和禁忌搜索算法過程的 最大迭代次數(shù)，并初始化種群；設(shè)群體規(guī)模為Popsize; b) .適應(yīng)度計(jì)算，通過目標(biāo)函數(shù)及各目標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算種群中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度； c) .交叉?zhèn)€體的重組，設(shè)種群的交叉概率為Pc，選擇Popsize*Pc個(gè)個(gè)體采用禁忌算法 算子TSCO進(jìn)行交叉運(yùn)算，并用禁忌算子對交叉?zhèn)€體進(jìn)行重組，然后對重組后的個(gè)體進(jìn)行可 行化處理； d) .變異個(gè)體的可行化處理，設(shè)種群的變異概率為Pm,選擇Popsize*Pm個(gè)個(gè)體采用禁 忌算法算子TSMO進(jìn)行變異運(yùn)算，對變異后的個(gè)體進(jìn)行可行化處理； e) .獲取最優(yōu)解，保存上代的最優(yōu)個(gè)體，產(chǎn)生新一代的種群，直至所獲取的最優(yōu)個(gè)體滿 足搜索的精度條件為止，符合精度約束條件的最優(yōu)個(gè)體的位置即為節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，其特征在于：步驟b)中所述 的適應(yīng)度通過公式（1)來求?。?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，其特征在于：步驟c)中所 述的采用禁忌算法算子TSCO進(jìn)行交叉運(yùn)算通過以下方法來實(shí)現(xiàn)：設(shè)本是父代經(jīng)過交叉產(chǎn) 生的一個(gè)子代染色體，如果名的適應(yīng)值大于父代群體適應(yīng)值的平均值，則接受它進(jìn)入下一 代；否則，如果名不在禁忌表中，同樣接受名，如果屬于禁忌表中的染色體，那么選擇父代 中最好的染色體進(jìn)入到下一代。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于北斗衛(wèi)星的快速定位方法，其特征在于：步驟d)中所述 的采用禁忌算法算子TSMO進(jìn)行變異運(yùn)算通過以下方法來實(shí)現(xiàn)：以變異概率忍隨機(jī)地從父 代中選擇一個(gè)個(gè)體進(jìn)行變異，設(shè)X是一個(gè)最優(yōu)解的染色體，禁忌表的長度為L，用于存放最 近發(fā)生變異的信息位的號碼；對X進(jìn)行變異操作產(chǎn)生新的染色體f，將變異信息位的號碼 與禁忌表中的號碼進(jìn)行比較，若在表中，則屬于禁忌，禁止其進(jìn)入下一代；若不在表中，且小 于渴望水平，則將其更新至禁忌表中；如果Xf的適應(yīng)值大于渴望水平，則接受它。
【文檔編號】G01S19/42GK104267419SQ201410459931
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】顧一中, 龐希愚, 王成 申請人:山東交通學(xué)院