基于无线传感器网络的定位系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于无线传感器网络的定位系统及方法，其中包括至少三个无线传感器；智能路由器，用以对无线传感器进行编号、存储各个无线传感器的位置信息、向各个无线传感器发送定位通知并接收各个无线传感器返回的定位信号、根据所述定位信号计算待定位设备的位置信息、根据待定位设备的两个时段的位置信息计算待定位设备的移动加速度并预测待定位设备的运动轨迹；以及移动终端。采用该种系统及方法，可以直接利用现有的无线传感器网络进行设备定位，可以利用无线局域网络和移动通信网络双重保障；在定位时采用三个无线传感器实现三角定位，并且选择的三个无线传感器的反馈信号的类型是相同的，应用方便，适用于大规模推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物联网
，尤其涉及无线传感器网络
，具体是指一种基于无线传感器网络的定位系统及方法。
技术介绍
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。近年来，无线传感器网络得到了飞速的发展，广泛应用于军事、智能交通、环境监控和医疗卫生等多个领域。现有技术中已经出现了基于无线传感器网络进行定位的技术，然而给每个传感器节点配备GPS定位模块，不仅花费过高，GPS模块的耗电也会大大缩短整个无线传感器网络的寿命。另外，为了实施定位，需要预先设置单独的无线传感器进行位置信息的获取，而无法实现更多的功能，造成了一定的资源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种基于无线传感器网络的定位系统及方法，基于无线传感器网络进行设备定位，可以应用于现有的无线传感器网络中，定位准确，应用方便，适用于大规模推广应用。为了实现上述目的，本专利技术具有如下构成：该基于无线传感器网络的定位方法，所述的方法包括以下步骤：(1)在预设范围内布设至少三个无线传感器以及一智能路由器，所述智能路由器与所述数个无线传感器通过无线局域网络进行通信，所述智能路由器中存储各个无线传感器的ID号以及位置信息，各个所述无线传感器未设置于同一条直线上；(2)智能路由器向各个无线传感器广播定位通知，所述定位通知中包括待定位设备的ID号和当前时段T，各个无线传感器接收到定位通知后进行待定位设备信号搜寻；(3)各个无线传感器判断是否能接收到待定位设备的无线局域网络信号，能接收到的则将反馈信号发送至智能路由器，接收不到待定位设备的无线局域网络信号继续进行待定位设备的移动通信信号的搜寻，接收到待定位设备的移动通信信号后将反馈信号发送至智能路由器，所述反馈信号包括待定位设备的ID号、无线信号类型、信号强度和当前时段T，而对待定位设备的无线局域网络信号和移动通信信号均接收不到的无线传感器发送错误信号至智能路由器；(4)智能路由器判断是否至少有三个未设置于同一条直线上的无线传感器同时接收到待定位设备的无线局域网络信号，如果是，则随机选择三个不在同一条直线上的无线传感器的反馈信号，选中的反馈信号中的无线信号类型均为无线局域网络信号，根据选中的反馈信号所对应的无线传感器的位置信息以及信号强度计算待定位设备的位置信息，然后继续步骤(6)；否则，继续步骤(5)；(5)智能路由器判断是否至少有三个未设置于同一条直线上的无线传感器同时接收到待定位设备的移动通信信号，如果是，则随机选择三个未设置于同一条直线上的无线传感器的反馈信号，选中的反馈信号中的无线信号类型均为移动通信信号，根据选中的反馈信号所对应的无线传感器的位置信息以及信号强度计算待定位设备的位置信息，然后继续步骤(6)，否则，继续步骤(7)；(6)智能路由器判断是否存储有上一时段同一待定位设备的位置信息，如果是，则根据两个时段的待定位设备的位置信息计算待定位设备的运动加速度，并预测待定位设备在预设时间内的运动轨迹，然后将定位信息发送至用户的移动终端，所述定位信息包括各个时段的待定位设备的位置信息、运动加速度以及预测的运动轨迹，然后结束退出；否则，继续步骤(2)；(7)智能路由器判断是否至少有一个无线传感器接收到待定位设备的移动通信信号或无线局域网信号，如果是，则根据接收到的反馈信号估算待定位设备的可能存在范围，并将估算结果反馈至用户的移动终端，然后结束退出；否则，将错误信号反馈至用户的移动终端，然后结束退出。较佳地，智能路由器在向各个无线传感器广播定位通知之前，先获取各个无线传感器的最新位置信息，并根据各个无线传感器的位置信息绘制模拟地图，智能路由器向定位信息发送至用户的移动终端时，在所述模拟地图中用约定标记符号标记待定位设备所对应的位置点。更佳地，智能路由器根据接收到的反馈信号估算待定位设备的可能存在范围，并将估算结果反馈至用户的移动终端时，在所述模拟地图中用约定标记符号标记待定位设备所对应的多个位置点，或者用闪烁的带阴影的圆圈覆盖待定位设备所对应的可能存在范围。较佳地，各个所述无线传感器为家庭安防传感器，所述无线传感器包括无线门磁传感器、红外感应传感器、烟雾报警器、温度传感器、火焰探测器中的任意一种或其组合，各个所述的无线传感器中均设置有移动通信模块和无线局域网通信模块。更佳地，所述方法还包括无线传感器故障报警步骤，所述无线传感器故障报警步骤包括：一无线传感器的检测值高于预设阈值，向智能路由器发送报警信号，所述报警信号包括无线传感器所对应的ID号、故障类型和故障时段；所述智能路由器接收到报警信号后，根据无线传感器所对应的ID号获得无线传感器所对应的位置信息，并将无线传感器所对应的ID号、位置信息、故障类型和故障时段一并发送给用户的移动终端。本专利技术还涉及一种用以所述的方法的基于无线传感器网络的定位方法的定位系统，所述的系统包括：至少三个无线传感器，布设于预设范围内，且所述三个无线传感器未设置在同一条直线上，各个无线传感器对应一唯一的ID号；智能路由器，用以对无线传感器进行编号、存储各个无线传感器的位置信息、向各个无线传感器发送定位通知并接收各个无线传感器返回的定位信号、根据所述定位信号计算待定位设备的位置信息、根据待定位设备的两个时段的位置信息计算待定位设备的移动加速度并预测待定位设备的运动轨迹；移动终端，用以向智能路由器发送定位需求，并获取智能路由器反馈的待定位设备的位置信息、移动加速度和运动轨迹。较佳地，所述的系统还包括：手持终端，所述手持终端用以与智能路由器通信获取各个无线传感器的编号以及对应的位置信息、向各个无线传感器发送定位通知并接收各个无线传感器返回的定位信号、根据所述定位信号计算待定位设备的位置信息并实时显示待定位设备的位置信息。更佳地，所述的手持终端还用以直接获取待定位设备的无线局域网络信号或移动通信信号，并实时显示获取到的待定位设备的无线局域网络信号或移动通信信号，并在待定位设备的无线局域网络信号或移动通信信号的信号强度小于预设阈值时发出提示信号。更佳地，所述的手持终端还用以获取各个无线传感器的无线局域网络信号，并根据各个无线传感器的无线局域网络信号的信号强度计算各个无线传感器的位置信息，与智能路由器中存储的各个无线传感器的位置信息进行对比和校正。采用了该专利技术中的基于无线传感器网络的定位系统及方法，可以直接利用现有的无线传感器网络进行设备定位，可以利用无线局域网络和移动通信网络双重保障，避免因为局域网络不稳定而影响定位效果；在定位时采用三个无线传感器实现三角定位，并且选择的三个无线传感器的反馈信号的类型是相同的，同为无线局域网络信号或移动通信网络信号，保证信号参照一样；在无法选择到三个具有相同反馈信号类型的无线传感器时，也可以给出待定位设备的大体可能存在的位置范围，供使用者参考，并且可以根据不同时段的位置信息估算待定位设备的移动轨迹；应用方便，可以用于多种不同设备的定位，适用于大规模推广应用。附图说明图1为本专利技术的基于无线传感器网络的定位系统的结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的定位方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)在预设范围内布设至少三个无线传感器以及一智能路由器，所述智能路由器与所述数个无线传感器通过无线局域网络进行通信，所述智能路由器中存储各个无线传感器的ID号以及位置信息，各个所述无线传感器未设置于同一条直线上；(2)智能路由器向各个无线传感器广播定位通知，所述定位通知中包括待定位设备的ID号和当前时段T，各个无线传感器接收到定位通知后进行待定位设备信号搜寻；(3)各个无线传感器判断是否能接收到待定位设备的无线局域网络信号，能接收到的则将反馈信号发送至智能路由器，接收不到待定位设备的无线局域网络信号继续进行待定位设备的移动通信信号的搜寻，接收到待定位设备的移动通信信号后将反馈信号发送至智能路由器，所述反馈信号包括待定位设备的ID号、无线信号类型、信号强度和当前时段T，而对待定位设备的无线局域网络信号和移动通信信号均接收不到的无线传感器发送错误信号至智能路由器；(4)智能路由器判断是否至少有三个未设置于同一条直线上的无线传感器同时接收到待定位设备的无线局域网络信号，如果是，则随机选择三个不在同一条直线上的无线传感器的反馈信号，选中的反馈信号中的无线信号类型均为无线局域网络信号，根据选中的反馈信号所对应的无线传感器的位置信息以及信号强度计算待定位设备的位置信息，然后继续步骤(6)；否则，继续步骤(5)；(5)智能路由器判断是否至少有三个未设置于同一条直线上的无线传感器同时接收到待定位设备的移动通信信号，如果是，则随机选择三个未设置于同一条直线上的无线传感器的反馈信号，选中的反馈信号中的无线信号类型均为移动通信信号，根据选中的反馈信号所对应的无线传感器的位置信息以及信号强度计算待定位设备的位置信息，然后继续步骤(6)，否则，继续步骤(7)；(6)智能路由器判断是否存储有上一时段同一待定位设备的位置信息，如果是，则根据两个时段的待定位设备的位置信息计算待定位设备的运动加速度，并预测待定位设备在预设时间内的运动轨迹，然后将定位信息发送至用户的移动终端，所述定位信息包括各个时段的待定位设备的位置信息、运动加速度以及预测的运动轨迹，然后结束退出；否则，继续步骤(2)；(7)智能路由器判断是否至少有一个无线传感器接收到待定位设备的移动通信信号或无线局域网信号，如果是，则根据接收到的反馈信号估算待定位设备的可能存在范围，并将估算结果反馈至用户的移动终端，然后结束退出；否则，将错误信号反馈至用户的移动终端，然后结束退出。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的定位方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)在预设范围内布设至少三个无线传感器以及一智能路由器，所述智能路由器与所述数个无线传感器通过无线局域网络进行通信，所述智能路由器中存储各个无线传感器的ID号以及位置信息，各个所述无线传感器未设置于同一条直线上；(2)智能路由器向各个无线传感器广播定位通知，所述定位通知中包括待定位设备的ID号和当前时段T，各个无线传感器接收到定位通知后进行待定位设备信号搜寻；(3)各个无线传感器判断是否能接收到待定位设备的无线局域网络信号，能接收到的则将反馈信号发送至智能路由器，接收不到待定位设备的无线局域网络信号继续进行待定位设备的移动通信信号的搜寻，接收到待定位设备的移动通信信号后将反馈信号发送至智能路由器，所述反馈信号包括待定位设备的ID号、无线信号类型、信号强度和当前时段T，而对待定位设备的无线局域网络信号和移动通信信号均接收不到的无线传感器发送错误信号至智能路由器；(4)智能路由器判断是否至少有三个未设置于同一条直线上的无线传感器同时接收到待定位设备的无线局域网络信号，如果是，则随机选择三个不在同一条直线上的无线传感器的反馈信号，选中的反馈信号中的无线信号类型均为无线局域网络信号，根据选中的反馈信号所对应的无线传感器的位置信息以及信号强度计算待定位设备的位置信息，然后继续步骤(6)；否则，继续步骤(5)；(5)智能路由器判断是否至少有三个未设置于同一条直线上的无线传感器同时接收到待定位设备的移动通信信号，如果是，则随机选择三个未设置于同一条直线上的无线传感器的反馈信号，选中的反馈信号中的无线信号类型均为移动通信信号，根据选中的反馈信号所对应的无线传感器的位置信息以及信号强度计算待定位设备的位置信息，然后继续步骤(6)，否则，继续步骤(7)；(6)智能路由器判断是否存储有上一时段同一待定位设备的位置信息，如果是，则根据两个时段的待定位设备的位置信息计算待定位设备的运动加速度，并预测待定位设备在预设时间内的运动轨迹，然后将定位信息发送至用户的移动终端，所述定位信息包括各个时段的待定位设备的位置信息、运动加速度以及预测的运动轨迹，然后结束退出；否则，继续步骤(2)；(7)智能路由器判断是否至少有一个无线传感器接收到待定位设备的移动通信信号或无线局域网信号，如果是，则根据接收到的反馈信号估算待定位设备的可能存在范围，并将估算结果反馈至用户的移动终端，然后结束退出；否则，将错误信号反馈至用户的移动终端，然后结束退出。2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的定位方法，其特征在于，智能路由器在向各个无线传感器广播定位通知之前，先获取各个无线传感器的最新位置信息，并根据各个无线传感器的位置信息绘制模拟地图，智能路由器向定位信息发送至用户的移动终端时，在所述模拟地图中用约定标记符号标记待定位设备所对应的位置点。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：余亚东，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33