若該頂點(diǎn)編號(hào)大于此前已接收的頂點(diǎn)編號(hào)，保存此信標(biāo)中頂點(diǎn)編號(hào)、接收信號(hào) 強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的定位信息，并等待傳感器節(jié)點(diǎn)接收下一次信標(biāo)信號(hào)；
[0015] 2)若該頂點(diǎn)編號(hào)等于上一次接收到的頂點(diǎn)編號(hào)，則對(duì)此信標(biāo)中的接收信號(hào)強(qiáng)度進(jìn) 行判斷，若該接收信號(hào)強(qiáng)度大于該頂點(diǎn)編號(hào)下已保存的接收信號(hào)強(qiáng)度，則保存當(dāng)前的接收 信號(hào)強(qiáng)度與定位信息為最大接收信號(hào)強(qiáng)度及對(duì)應(yīng)的定位信息，并等待傳感器節(jié)點(diǎn)接收下一 次信標(biāo)信號(hào)，若該接收信號(hào)強(qiáng)度不大于該頂點(diǎn)編號(hào)下已保存的接收信號(hào)強(qiáng)度，則等待傳感 器節(jié)點(diǎn)接收下一次信標(biāo)信號(hào)；至傳感器節(jié)點(diǎn)超過(guò)60秒未接收到下一次信標(biāo)信號(hào)，或者收到 頂點(diǎn)廣播結(jié)束信號(hào)，則結(jié)束此傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)該頂點(diǎn)廣播的接收，保存接收信號(hào)強(qiáng)度極大值 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的定位信息。
[0016] 3)若該頂點(diǎn)編號(hào)小于此前已接收的頂點(diǎn)編號(hào)，則等待傳感器節(jié)點(diǎn)接收下一次信標(biāo) 信號(hào)；
[0017] 步驟2. 2 :每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)獲得至少3個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的定位信息， 即可根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)所保存的每個(gè)信標(biāo)信號(hào)對(duì)應(yīng)的定位信息計(jì)算自身地理位置。
[0018] 所述定位信息包括該無(wú)人自主飛行器的經(jīng)度、煒度、高度和機(jī)頭朝向。
[0019] 所述步驟2. 2還包括：步驟2. 2. 1 :構(gòu)建矩陣Φ和Y :

[0022] 其中：λ「經(jīng)度；φ,-緯度；h「高度；Φ「機(jī)頭朝向；（i = 1~K，K為信標(biāo)信號(hào)個(gè) 數(shù)，Κ彡3) ;RM_地球子午圈曲率半徑；RN-地球卯酉圈曲率半徑；
[0023] 步驟2. 2. 2 :利用最小二乘算法估計(jì)與傳感器節(jié)點(diǎn)地理位置相關(guān)的參數(shù)θ =[ Θ i θ2 θ3]τ，具體計(jì)算公式為：θ = (ΦΤΦ)
[0026] Θ 3= tan β ；
[0027] 步驟2. 2. 3 :利用Θ與傳感器節(jié)點(diǎn)位置的關(guān)系計(jì)算自身位置：
[0031] 其中
為信標(biāo)信號(hào)各自對(duì)應(yīng)的最強(qiáng)的接收信號(hào)強(qiáng)度的煒度平均值；
為信標(biāo)信號(hào)各自對(duì)應(yīng)的最強(qiáng)的接收信號(hào)強(qiáng)度的高度平均值；
[0033] β為機(jī)頭朝向與定向天線最大發(fā)射功率方向的夾角。
[0034] 虛正方形網(wǎng)格的邊長(zhǎng)d設(shè)定為小于
，R為傳感器節(jié)點(diǎn)最大通訊距離，h 為無(wú)人自主飛行器與傳感器節(jié)點(diǎn)的最大高度差。
[0035] 所述角速度a的范圍為：10度/秒~20度/秒。
[0036] 本發(fā)明的有益效果是：
[0037] 1、利用攜帶定向天線的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的接收信號(hào)強(qiáng)度極大值特征進(jìn)行定 位，無(wú)需將接收信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成距離，相比傳統(tǒng)的RSS測(cè)距定位方法，有效避免了將接收信 號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成距離帶來(lái)的誤差；有別于傳統(tǒng)的基于旋轉(zhuǎn)天線的Α0Α定位方法，本發(fā)明對(duì)飛 行器機(jī)頭朝向與定向天線最大發(fā)射功率方向的夾角進(jìn)行了估計(jì)，有效避免了定向天線輻射 角偏差與定向天線安裝偏差帶來(lái)的誤差。
[0038] 2、移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)從空中發(fā)射的無(wú)線信號(hào)具有更好的直線視距通訊環(huán)境，可有效避免 障礙物遮擋導(dǎo)致的定位誤差。
[0039] 3、只需一個(gè)可重復(fù)利用的基于無(wú)人自主飛行器的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)所有無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的定位，極大降低了網(wǎng)絡(luò)的硬件成本和信標(biāo)部署成本。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)部署與移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)行程軌跡示意圖。
[0041] 圖2為本發(fā)明定向天線在無(wú)人自主飛行器上安裝及輻射角度左視圖。
[0042] 圖3為本發(fā)明定向天線在無(wú)人自主飛行器上安裝及輻射角度俯視圖。
[0043] 圖4為本發(fā)明無(wú)人自主飛行器在某個(gè)頂點(diǎn)做定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)并廣播信標(biāo)時(shí)其正南方的 傳感器節(jié)點(diǎn)接收到的接收信號(hào)強(qiáng)度與機(jī)頭朝向的關(guān)系圖。
[0044] 圖5為為本發(fā)明傳感器節(jié)點(diǎn)選出并保存每個(gè)新頂點(diǎn)編號(hào)所對(duì)應(yīng)的最強(qiáng)的接收信 號(hào)強(qiáng)度的信標(biāo)信號(hào)的流程圖。
[0045] 圖6為本發(fā)明某一傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的規(guī)則圖形中某一頂點(diǎn)接收信號(hào)強(qiáng)度極大 值點(diǎn)與該傳感器節(jié)點(diǎn)位置的幾何關(guān)系示意圖。
[0046] 圖7為本發(fā)明實(shí)際定位實(shí)驗(yàn)中傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)際位置與經(jīng)本發(fā)明定位后的位置 對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0048] 一種基于無(wú)人自主飛行器的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法，該方法以攜帶定向天線、 能實(shí)時(shí)知道自身定位信息、可定點(diǎn)懸停的無(wú)人自主飛行器搭載一個(gè)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)，各傳感器 節(jié)點(diǎn)接收移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)廣播的信標(biāo)信號(hào)并利用幾何關(guān)系計(jì)算自身位置。本發(fā)明的定位方法由 基于無(wú)人自主飛行器的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)與信標(biāo)廣播、各傳感器節(jié)點(diǎn)信標(biāo)接收與處理、各傳 感器節(jié)點(diǎn)地理位置計(jì)算三部分組成。
[0049] 如圖1所示，在定位實(shí)施前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)采用飛機(jī)空投或炮 彈發(fā)射的方式隨機(jī)部署到傳感器部署區(qū)域中。
[0050] 步驟1 :移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)與信標(biāo)廣播；
[0051] 步驟1. 1 :將傳感器部署區(qū)域劃分為由邊長(zhǎng)為d的多個(gè)虛正方形網(wǎng)格構(gòu)成的規(guī)則 圖形，選定該規(guī)則圖形的西南角頂點(diǎn)作為起飛點(diǎn)，沿所述虛正方形網(wǎng)格的邊，按方波軌跡連 接，構(gòu)成一個(gè)至少涉及每個(gè)虛正方形網(wǎng)格兩條邊的行程軌跡，依照該行程軌跡按順序?yàn)樘?正方形網(wǎng)格的頂點(diǎn)做頂點(diǎn)編號(hào)；
[0052] 進(jìn)一步的，以無(wú)人自主飛行器的飛行路徑來(lái)劃分該傳感器部署區(qū)域：
[0053] 1)將傳感器部署區(qū)域的西南角設(shè)置為起飛點(diǎn)；
[0054] 2)無(wú)人自主飛行器向北飛行，每飛行d距離作定點(diǎn)懸停，直到超出該傳感器部署 區(qū)域的最北邊；
[0055] 3)無(wú)人自主飛行器向東飛行，飛行d距離作定點(diǎn)懸停，轉(zhuǎn)而向南飛行，每飛行d距 離作定點(diǎn)懸停，直到超出該傳感器部署區(qū)域的最南邊；
[0056] 4)再一次向東飛行d距離作定點(diǎn)懸停，轉(zhuǎn)而向北飛行，每飛行d距離作定點(diǎn)懸停， 直到超出該傳感器部署區(qū)域的最北邊；
[0057] 5)重復(fù)步驟3)和步驟4)，直到飛行路徑超出該傳感器部署區(qū)域的最東邊后，飛行 器自主降落。
[0058] 按上述步驟，無(wú)人自主飛行器作定點(diǎn)懸停的位置剛好為虛正方形網(wǎng)格的頂點(diǎn)；線 路寬度d設(shè)定為小于
，R為傳感器節(jié)點(diǎn)最大通訊距離，h為無(wú)人自主飛行器與傳 感器節(jié)點(diǎn)的最大高度差，如此可保證每個(gè)虛正方形網(wǎng)格內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)能接收到至少3個(gè) 頂點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào)。
[0059] 步驟1. 2 :攜帶定向天線的無(wú)人自主飛行器以固定高度沿行程軌跡飛行，逢虛正 方形網(wǎng)格的頂點(diǎn)作定點(diǎn)懸停，并以角速度a順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°，其中所述角速度a的范圍為： 10度/秒~20度/秒。
[0060] 如圖2、圖3所示，所述定向天線為垂直方向輻射角度90°、水平方向輻射角度 15°的平板定向天線；該定向天線安裝在無(wú)人自主飛行器的正下方，定向天線福射強(qiáng)度最 大的點(diǎn)剛好在機(jī)頭附近；無(wú)人自主飛行器定點(diǎn)懸停并做360°順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)定向天線 輻射強(qiáng)度最大的方向剛好指向傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)接收的信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度是最大的；
[0061] 由于定向天線在水平方向上的狹窄輻射角度，無(wú)人自主飛行器在定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)并 廣播信標(biāo)的過(guò)程中可以在傳感器節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)強(qiáng)度上產(chǎn)生非常明顯的極大值特征，且經(jīng) 實(shí)測(cè)驗(yàn)證，即如圖4所示，無(wú)人自主飛行器在定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)并廣播信標(biāo)時(shí)，其正南方的傳感器節(jié) 點(diǎn)接收接收到的信號(hào)強(qiáng)度最大時(shí)，機(jī)頭朝向接近180°。
[0062] 步驟1. 3 :旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，無(wú)人自主飛行器上搭載的移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)以一定的頻率廣播 包含無(wú)人自主飛行器自身定位信息以及所在虛正方形網(wǎng)格的頂點(diǎn)編號(hào)的信標(biāo)信號(hào)；所述 定位信息包括該無(wú)人自主飛行器的經(jīng)度、煒度、高度和機(jī)頭朝向的信號(hào)，其中頂點(diǎn)編號(hào)、經(jīng) 度、煒度、高度、機(jī)頭朝向的信息均由無(wú)人自主飛行器的飛控系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)提供。
[0063] 步驟1. 4 :旋轉(zhuǎn)完成后，移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送當(dāng)前頂點(diǎn)的頂點(diǎn)廣播結(jié)束信號(hào)，表示當(dāng)前 頂點(diǎn)的頂點(diǎn)廣播結(jié)束。
[0064] 步驟2 :在該規(guī)則圖形中分布若干傳感器節(jié)點(diǎn)，各傳感器節(jié)點(diǎn)接收和處理信標(biāo)信 號(hào)，在每個(gè)頂點(diǎn)移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)做信標(biāo)廣播時(shí)，信標(biāo)傳播范圍內(nèi)的各傳感器節(jié)點(diǎn)的工作流程如 下（如圖5所示）：
[0065] 步驟2. 1 :傳感器節(jié)點(diǎn)每次接收到信標(biāo)信號(hào)，對(duì)此信標(biāo)信號(hào)中的頂點(diǎn)編號(hào)進(jìn)行判 斷，
[0066] 1)若該頂點(diǎn)編號(hào)大于此前已接收的頂點(diǎn)編號(hào)，則表示首次接收到新頂點(diǎn)的信標(biāo)信 號(hào)，保存此信標(biāo)中頂點(diǎn)編號(hào)、接收信號(hào)強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的定位信息，并等待傳感器節(jié)點(diǎn)接收下一 次信標(biāo)號(hào)；
[0067] 2)若該頂