8] 圖4為本發(fā)明的至少三組對稱錨節(jié)點進行加權(quán)質(zhì)心定位的示意圖。
【具體實施方式】
[0049] 以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實施進行詳細的描述，本例是為了更清晰說明本發(fā) 明，而不是限制本發(fā)明的保護范圍。
[0050] 圖1為本發(fā)明實施例提供的基于RSSI利用電磁波沿空間對稱傳播特性進行定位 的算法流程圖；圖2為本發(fā)明的利用電磁波對稱性傳播的原理圖，圖中A、B為錨節(jié)點，其發(fā) 射的電磁波信號在空間中對稱傳播，到達A、B兩點之間的垂直平分線Y上任一點P時，其電 磁波信號強度必定相等；圖3為本發(fā)明的利用兩組對稱錨節(jié)點進行定位的示意圖，圖中A、 B、C、D為錨節(jié)點，其中A、B為一組對稱錨節(jié)點，其垂直平分線為Y1 ;C、D為另一組對稱錨節(jié) 點，其垂直平分線為Y2，P為兩條直線Yl、Y2的交點；圖4為本發(fā)明的至少三組組對稱錨節(jié) 點垂直平分線交點加權(quán)質(zhì)心定位的示意圖。圖中P(xl，yl，wl)、P(x2,y2、w2)、P(x3,y3， w3)、P(x4,y4、w4)、P(x5,y5、w5)為至少三組對稱銷節(jié)點形成的垂直平分線的交點，P為這 些交點的質(zhì)心。
[0051] 本發(fā)明提供的一種基于RSSI利用利用電磁波沿空間對稱傳播特性進行定位的新 方法，包括以下步驟：
[0052] 步驟一：確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位區(qū)域、銷節(jié)點坐標及隨機分布在該定位區(qū)域內(nèi)的 待測節(jié)點；
[0053] 步驟二：待測節(jié)點通過接收錨節(jié)點周期性向周圍廣播的信息，測出錨節(jié)點的RSSI 值，進行多次測量以提高其精確度，記錄接收到的錨節(jié)點值及其位置參數(shù)；RSSI(A[Xl，yj) =r"RSSI(B[x2,y2] =r2、RSSI(C[x3,y3] =r3、......RSSI(M[xm，ym] =rm、RSSI(N[xn，yn] =rn；
[0054] 步驟三：將測得的多個錨節(jié)點按RSSI值ri、r2、r3、……&進行配對，找出RSSI值 相等的兩個錨節(jié)點，配成一組對稱錨節(jié)點；如此反復，找出至少三組對稱錨節(jié)點；
[0055] 若存在rfr2，則rpr2對應(yīng)的銷節(jié)點A、B為一組對稱銷節(jié)點；
[0056] 若存在r3=r4，貝r3、r4對應(yīng)的銷節(jié)點C、D為一組對稱銷節(jié)點；
[0057] 若存在rm=rn，則rm、rn對應(yīng)的錨節(jié)點M、N為一組對稱錨節(jié)點；
[0058] 在實際測量時要求至少找出2組對稱錨節(jié)點，以使其兩條垂直平分線相交，得到 待測節(jié)點的位置。
[0059] 步驟四：根據(jù)電磁波在空間中傳播的對稱性特性，待測節(jié)點必定位于已測出的一 組對稱錨節(jié)點的兩個節(jié)點之間的垂直平分線Y上，當測出兩組對稱錨節(jié)點時，則兩組對稱 錨節(jié)點的垂直平分線必定有交點P(x，y)，則此交點為待測節(jié)點的位置。
[0060] (1) 一組對稱錨節(jié)點的垂直平分線Y為
[0061]
[0062] 式中11、71，12、7 2為對稱銷節(jié)點八&1，71)』(12,7 2)的坐標。￥為對稱銷節(jié)點八&1， y)、B(x2,y2)的垂直平分線；
[0063] 至少三組對稱錨節(jié)點形成垂直平分線，記為Yl、Y2、Y3……Yn;
[0064] (2)兩組對稱錨節(jié)點形成的兩條垂直平分線的交點P(x，y)為：
[0067] 式中81、131，32、13 2為兩組銷節(jié)點所形成的兩條垂直平分線￥1=&3+131，￥2 = 3；^+132 的系數(shù)。
[0068] (3)當有至少三組對稱錨節(jié)點形成的多條垂直平分線，可通過上述方法算出多個 3^點，記為sPCxpyJ'P(x2，y2)、P(X3，y"3)、P(X4，y"4)、......P(xn，yn)。
[0069] 當測出的對稱錨節(jié)點有至少三組時，則對稱錨節(jié)點的垂直平分線，有可能不相交 于同一點，此時利用質(zhì)心算法將多條垂直平分線的交點計算出這些交點的質(zhì)心，則此質(zhì)心 位置即為待測節(jié)點的位置。
[0072] 式中Xpx2、x3......xn，y2、y3、yfyn為至少三組對稱銷節(jié)點形成的垂直平分線 的交點P的坐標值。
[0073] 步驟五：為進一步提高精度，在利用RSSI值不同的各組對稱錨節(jié)點形成多條直線 交點計算質(zhì)心時，根據(jù)其RSSI值確定各交點的權(quán)重，進而計算出含權(quán)重比例的質(zhì)心。
[0074] 加權(quán)質(zhì)心坐標為：
[0077] 式中Wl、w2、w3……wn為各組對稱錨點垂直平分線交點的權(quán)重，其大小判定以RSSI 值為依據(jù)。若......>rn，，則其權(quán)重......>wn。
[0078] 步驟六：待測節(jié)點的定位結(jié)果。
【主權(quán)項】
1. 一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，其特征在于，包括如下步 驟： 步驟一：初始化網(wǎng)絡(luò)，確定無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位區(qū)域、錨節(jié)點坐標及隨機分布在該定位區(qū) 域內(nèi)的待測節(jié)點； 步驟二：通過接收錨節(jié)點周期性向周圍廣播的信息，測出錨節(jié)點的RSSI值，記錄接收 到的錨節(jié)點值r及其位置參數(shù)（x，y); 步驟三：找出至少一組對稱錨節(jié)點； 步驟四：當只有一組對稱錨點時，待測節(jié)點位于對稱錨節(jié)點的垂直平分線上；當有兩 組對稱錨節(jié)點時，則待測節(jié)點的位置是兩組對稱錨節(jié)點的垂直平分線的交點；當測出的對 稱錨節(jié)點有至少三組時，用質(zhì)心算法計算出多條垂直平分線的交點的質(zhì)心，此質(zhì)心位置即 為待測節(jié)點的坐標； 步驟五：輸出待測節(jié)點的定位結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，其 特征在于，所述找出對稱錨節(jié)點的方法是：將測得的所有錨節(jié)點按RSSI值進行配對，找出 RSSI值相等的兩個錨節(jié)點，配成對稱錨節(jié)點。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，其 特征在于，所述對稱銷節(jié)點通過以下方法來確定： 若存在6= r 2，則a、r2對應(yīng)的錨節(jié)點A、B為一組對稱錨節(jié)點； 若存在r3= r 4，則r3、r4對應(yīng)的錨節(jié)點C、D為一組對稱錨節(jié)點； 若存在rm= r n，則rm、rn對應(yīng)的錨節(jié)點M、N為一組對稱錨節(jié)點； ……rn為錨節(jié)點的RSSI值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，其 特征在于，所沭一組對稱錨節(jié)點的垂直平分線通過以下公式來計筧：式中Xp y:，x2、y2為一組對稱銷節(jié)點A(x ^ y)、B(x2, y2)的坐標。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，其 特征在于：所彳術(shù)面?對稱錨書占的垂首平分線的奪占誦付以下公式笪.式中a2、b2為兩組銷節(jié)點所形成的兩條垂直平分線Yl = a iX+bp Y2 = a2x+b；^ 系數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，其 特征在于，所述至少三條垂直平分線的交點的質(zhì)心坐標通過以下公式來計算：式中Xp x2、x3......xn，y2、y3、y4~yn為至少三組對稱銷節(jié)點形成的垂直平分線的交 點P的坐標值。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的任意一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位 方法，其特征在于：述利用RSSI值不同的對稱錨節(jié)點形成的多條直線交點計算質(zhì)心時，根 據(jù)其RSSI值確定各交點的權(quán)重，進而計算出加權(quán)質(zhì)心的坐標。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，其 特征在于： 所述待測節(jié)點的加權(quán)質(zhì)心的坐標通過以下公式來計算：式中Wi、w2、w3......wnS各交點的權(quán)重，其大小判定以RSSI值為依據(jù)，若r ...... >rn，則其權(quán)重aW〉......>wn。
【專利摘要】本發(fā)明為一種利用電磁波對稱傳播特性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法，公開了一種基于節(jié)點接收信號強度值(RSSI，Received Signal Strength Indicator)進行定位的新方法。利用電磁波沿空間對稱傳播特性，設(shè)計一種新的定位技術(shù)；將接收到的電磁波按信號強度等進行配對，尋找與待測節(jié)點等距的對稱錨節(jié)點，利用對稱錨節(jié)點的位置參數(shù)來計算待測節(jié)點的位置，消除電磁波信號強度變化對RSSI定位造成的不利影響，提高其定位精度；新的定位技術(shù)同時使用質(zhì)心算法，使用至少三組對稱錨節(jié)點的位置參數(shù)來計算待測節(jié)點的位置，進一步提高精度和增強定位穩(wěn)定性。
【IPC分類】H04W64/00, G01S5/02
【公開號】CN104955148
【申請?zhí)枴緾N201510299846
【發(fā)明人】文春明, 覃曉, 黃銀娟
【申請人】文春明
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月4日