技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡節點定位領域，特別是一種基于濾波算法和CSS（Chirp?Spread?Spectrum，線性調頻擴頻）測距模型的WSN（Wireless?Sensor?Network，無線傳感器網絡）節點定位方法。

背景技術

在無線傳感器網絡（Wireless?Sensor?Network，WSN）的眾多應用中，傳感器節點的位置信息是至關重要的，因為沒有節點位置信息的監測數據往往是沒有意義的。節點自身的精確定位是提供監測事件位置信息的前提，也是實現移動目標定位、軌跡跟蹤預測、網絡拓撲控制以及網絡路由優化的基礎。

現有的無線傳感器網絡定位方法根據是否需要測距分為：基于測距的定位方法和無需測距的定位方法。基于測距的定位方法有：基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位和基于RSSI的定位。其中，基于TOA的定位需要嚴格的節點間時間同步，很難應用于大規模無線傳感器網絡定位；基于TDOA的定位受限于超聲波傳輸距離和非直視路徑問題；基于AOA的定位需要額外的硬件，在硬件尺寸和功耗上很難滿足實際應用；基于RSSI的定位符合低功率、低成本的要求，但是具有較大的定位誤差。無需測距的定位方法如質心算法、DV-Hop（Distance?Vector-Hop）等，具有低成本、受環境影響小等優點，但是存在測距誤差累積問題，同時定位誤差也較大。

最近，線性調頻擴頻（Chirp?Spread?Spectrum，CSS）技術被IEEE802.15.4a標準所采納，成為一種應用于WSN節點定位的新型技術。該技術不僅支持低的能量消耗，還支持精確測距，非常適合應用于無線傳感器網絡節點定位。但是該技術應用于WSN節點定位仍存在以下問題亟需解決：（1）由于周圍惡劣環境對無線信號的影響，CSS測距樣本存在隨機測量噪聲和異常測距點污染問題，嚴重惡化了測距精度；（2）由于傳感器節點能量有限，如何設計簡單高效的濾波算法提高定位性能是一大難題。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種無線傳感器網絡中節點定位方法。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種無線傳感器網絡中節點定位方法，包含了以下幾個步驟：

建立直角坐標系，獲得無線傳感器網絡中每個錨節點的位置信息；并通過距離矢量交換協議，使待定位節點獲得網絡中錨節點的ID、位置坐標以及相應的跳數，并建立對應的錨節點信息表；錨節點是無線傳感器網絡中自身位置已知的節點；

網絡中的待定位節點查詢自身的錨節點信息表，當其1跳范圍內具有的錨節點數目大于或者等于3個時，該待定位節點啟動測距，獲得待定位節點與各個錨節點之間的測距樣本；

設計投票-平均聯合濾波算法對測距樣本進行處理，并建立CSS測距模型來獲得待定位節點與錨節點之間的精確測距信息。

本發明利用CSS技術（可以參見H.-S.Ahn,H.Hur,W.-S.Choi,One-way?Ranging?Technique?for?CSS-based?Indoor?Localization,IEEE?International?Conference?on?Industrial?Informatics,Daejeon,Korea,2008.）多次測量自身與錨節點之間的距離，獲得N個測距樣本，用表示，其中表示該待定位節點與錨節點j之間第k次測距樣本。

步驟三中所述的投票-平均聯合濾波算法包括如下步驟：

（1）利用式（1）求取N個測距樣本的樣本均值μ；

μ=dj1+dj2+...+djkN---(1),]]>