一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法技术

本发明专利技术涉及一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法，第1次定位时将每个基站接收的信号强度构成数组P；并将其由大到小进行排序，得到数组Q；之后如果有指定定位基站时则将指定基站移至数组Q的前面；并将当前数组Q中每个元素的基站序号构成数组M；最后将数组M中前k个元素的信号强度进行定位计算；在第t次定位时，将当前定位时每个基站接收到的信号强度对前一次定位时的数组P进行更新，并根据前一次定位时数组M中的基站序号顺序对更新后的数组P进行排序，得到数组；接着根据阈值对对第t次定位时的数组Q中进行排序，生成新的数组M，最后将数组M中前k个元素的信号强度进行定位计算。该方法能有效地消除越区时产生的“乒乓效应”。。。

【技术实现步骤摘要】
一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法


[0001]本专利技术涉及无线通信领域，特别涉及一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法。

技术介绍

[0002]无线传感网络的发展，为高精度的定位服务提供了良好手段。移动目标的运动范围不断扩大，依靠一个或几个基站无法达到全部覆盖，需要设立多基站，而对移动目标的定位仅需附近几个基站进行。一个典型的由20个基站组成的无线传感网络架构如图1所示，图1中有箭头的曲线表示移动目标的移动轨迹，虚线圆圈为移动目标在圆点处无线信号最大覆盖范围，圆圈中三个定位基站组成一个定位区域。移动目标在移动过程中定时发送无线信号，定位基站收到信号后将信息传输到汇聚基站中转至服务器，服务器根据定位算法计算出移动目标位置。但当移动目标继续向前移动时，原定位基站有的就无法接收到信号，而其它基站开始能接收到信号，这些能够接收到信号的基站又构成了新的定位区域，可对移动目标进行定位，这种定位区域变更过程称为“越区”。移动目标越区后，将通过新的传输通道将信息传输到服务器。
[0003]由于实际环境中存在干扰，会出现越区过程中定位“乒乓效应”，所谓的“乒乓效应”是指移动目标本来是单向移动的，但由于无线信号受环境干扰，在越区时定位在两个定位区域之间来回切换，基站与服务器之间的通信链路会反复断开、重连，可能造成移动目标上传信息延迟，甚至丢失。
[0004]关于越区切换的定位问题，有不少文献有所涉及，如文献“Zinonos Z.et al.Handoff triggering for wireless sensor networks with performance needs[C].2013IEEE Symposium on Computers and Communications(ISCC).Split,Croatia:IEEE Xplore.2013,7:982
‑
988.”中，重点关注两个易找到的本地值，即信号强度和本地链路损耗，选用不同的阈值来进行切换触发，提升切换的成功率，但文献对如何确定阈值与切换过程没有详细描述；文献“Ma J,Yang D,Zhang H&Gidlund M.A Reliable Handoff Mechanism for Mobile Industrial Wireless Sensor Networks[J].Sensors.2017,8,17(8):1797
‑
1817.”中针对工业无线传感网络提出了一种有效的切换机制，该机制主要通过多个度量指标进行判断，其中一个指标就是基站收到的信号强度，以此来解决切换过程中的“乒乓效应”，但是多个度量判断的过程比较复杂；文献“高生平.基于低功耗蓝牙的室内定位技术研究[J].地矿测绘,2021,4(1):39
‑
40.”中，越区切换时采用高斯分布方法、均值方法对信号强度值进行处理，但该方法有很大的不确定性且运算复杂；文献“曹佳，严培辉，刘江华，张澄宇，李小明.高精度低功耗室内外无缝定位的实验室物品追踪管理系统设计[J].实验室研究与探索，2019，38(06)：235
‑
238+282.”中，为了降低实时信号的随机波动性，采用加权滑动窗口对接收到的信号做平滑处理，但仍然无法消除因环境突变所导致的信号强度抖动；申请号为CN201710991805.0的中国专利技术公开了一种无线定位测距基站的选择方法及装置，该方法采用水平投影在直线上的方法，并通过预设值判断舍弃不适合的基
站，以达到对定位基站的快速选取，但未介绍如何选取预设值；申请号为CN201911221672.4的中国专利技术专利公开了定位基站选择方法，该方法根据基站在坐标系各个象限中的情况，从各个集合中分别筛选出定位基站，但算法中涉及到基站相对于移动目标的张角，计算比较复杂。
[0005]综上所述，关于多基站情况下移动目标的定位目前有一定的研究，但存在的两个重要问题仍然需要进一步探讨，一是定位基站的快速选取，二是越区时“乒乓效应”问题的消除。因此需要进一步改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法，该方法能实现定位基站的快速选取。
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法，该方法能解决越区过程中的“乒乓效应”，从而减少信息发送至服务器的传输通道变更次数。
[0008]本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0009]步骤1、对移动目标进行第1次定位，将无线传感网络中每个基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度构成长度为n的数组P；
[0010]其中，n为无线传感网络中的基站总数；数组P中的n个元素分别为：P[0]，P[1]，
…
P[i],
…
P[n
‑
1]，P[0]为序号为0的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；P[1]为序号为1的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；P[i]为序号为i的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；P[n
‑
1]为序号为n
‑
1的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；
[0011]步骤2、将数组P中所有基站的信号强度由大到小进行排序，得到数组Q；
[0012]步骤3、判断是否预设有指定用于定位的基站，如是，则将指定用于定位的b个基站所对应的信号强度移位至数组Q的前b个位置，得到更新后的数组Q，并转入到步骤4；如否，则转入步骤4；
[0013]步骤4、将数组Q中每个元素所对应的基站序号按照数组Q中每个元素一一对应的位置构成数组M；
[0014]步骤5、将数组M中前k个元素对应的基站接收到的信号强度进行定位计算，得到移动目标第1次定位时的位置；k≤n；
[0015]步骤6、对移动目标进行第t次定位，t≥2，t的初始值为2，将第t次定位对应时刻每个基站接收到移动目标的信号强度对第t
‑
1次定位时的数组P进行更新，得到第t次定位时的数组P；
[0016]步骤7、根据第t
‑
1次定位时数组M中的基站序号顺序对第t次定位时的数组P中的元素进行排序，得到第t次定位时的数组Q；
[0017]步骤8、对第t次定位时的数组Q中进行排序，并将排序后的数组Q中每个元素所对应的基站序号生成第t次定位时的数组M；
[0018]其中，对第t次定位时的数组Q中进行排序的具体步骤为：
[0019]步骤8
‑
1、设定m的初值，k＜m≤n；并将第t次定位时的数组Q中每个元素所对应的基站一一对应设置有一个阈值，将所有阈值组成数组W；
[0020]步骤8
‑
2、设定j＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多基站无线传感网络的移动目标定位方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对移动目标进行第1次定位，将无线传感网络中每个基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度构成长度为n的数组P；其中，n为无线传感网络中的基站总数；数组P中的n个元素分别为：P[0]，P[1]，
…
P[i],
…
P[n
‑
1]，P[0]为序号为0的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；P[1]为序号为1的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；P[i]为序号为i的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；P[n
‑
1]为序号为n
‑
1的基站在第1次定位对应时刻接收到移动目标的信号强度；步骤2、将数组P中所有基站的信号强度由大到小进行排序，得到数组Q；步骤3、判断是否预设有指定用于定位的基站，如是，则将指定用于定位的b个基站所对应的信号强度移位至数组Q的前b个位置，得到更新后的数组Q，并转入到步骤4；如否，则转入步骤4；步骤4、将数组Q中每个元素所对应的基站序号按照数组Q中每个元素一一对应的位置构成数组M；步骤5、将数组M中前k个元素对应的基站接收到的信号强度进行定位计算，得到移动目标第1次定位时的位置；k≤n；步骤6、对移动目标进行第t次定位，t≥2，t的初始值为2，将第t次定位对应时刻每个基站接收到移动目标的信号强度对第t
‑
1次定位时的数组P进行更新，得到第t次定位时的数组P；步骤7、根据第t
‑
1次定位时数组M中的基站序号顺序对第t次定位时的数组P中的元素进行排序，得到第t次定位时的数组Q；步骤8、对第t次定位时的数组Q中进行排序，并将排序后的数组Q中每个元素所对应的基站序号生成第t次定位时的数组M；其中，对第t次定位时的数组Q中进行排序的具体步骤为：步骤8
‑
1、设定m的初值，k＜m≤n；并将第t次定位时的数组Q中每个元素所对应的基站一一对应设置有一个阈值，将所有阈值组成数组W；步骤8
‑
2、设定j＝1；步骤8
‑
3、u＝m
‑
j；步骤8
‑
4、判断Q[u]是否大于Q[u
‑
1]+W[u]，如是，则将第t次定位时的数组Q中Q[u]与Q[u
‑
1]交换位置，得到更新后的数组Q，同时将数组W中的W[u]与W[u
‑
1]交换位置，得到更新后的数组W，并转入到步骤8
‑
5；如否，则转入到步骤8
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高平，宋执环，
申请(专利权)人：浙江万里学院，
类型：发明
国别省市：