一种多移动模式无线节点距离的动态估计方法技术

本发明专利技术公开了一种多移动模式无线节点距离的动态估计方法。离线映射中，锚节点多次测量位于不同距离点D的无线节点发来的信号强度RSSI，通过统计分析建立RSSI值与D的映射关系。在线匹配估计中，节点以初始速度V0和加速度a远离锚节点移动，则可将RSSI值与D的映射关系等价为RSSI值与时间T的映射关系；锚节点每隔Δt记录一次RSSI信息，形成RSSI值数据流。在数据流中，提取出数据窗口，进行线性处理，形成易与RSSI值和时间T映射匹配的滑动窗口，从而进行距离估计。本发明专利技术的优点是：在RSSI‑D的估计过程中，由点对点的匹配模式，延伸为多点对多点的窗口匹配模式，对数据窗口线性处理，形成时间差比可变的弹性滑动窗口，克服了移动节点速度不确定性问题，保证了动态距离估计精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线传感器网络
，具体为一种多移动模式无线节点的动态距离估计方法。
技术介绍
在静态距离估计中，影响估计结果的因素多在于采集设备信号的灵敏度及其计算环节处理的准确度。但在动态距离估计中，除上述影响外，移动节点的位置不断改变，移动测量和周围环境变动也会使得RSSI测量数据呈现动态变化，导致RSSI数据具有更多的不确定性，使得不同模式速度下的距离估计更加困难。为克服RSSI数据的不确定性，通常采用聚类的方法处理数据。一般通过簇中心来表示RSSI数据分布特征，用聚类的方法进行距离估计。但该方法仅能解决静态场景问题，没考虑在动态情况下，节点移动对RSSI数据流的干扰，影响了距离估计的精度。采用简单滑动窗口模式匹配的方法进行RSSI-D估计，可以克服动态RSSI数据流估计困难的同时，提升RSSI-D估计的准确度。但该方法又过于强调对匀速移动单一模式的适应性，而在现实应用中，节点保持绝对的匀速移动并不常见，对于匀变速以及变加速移动的节点，该方法不能保证动态RSSI-D估计的准确度。因此，为包容节点移动中RSSI数据流和节点速度的不确定性，以及RSSI数据的动态性，需要一种多移动模式下，对无线节点的动态距离估计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服节点移动中呈现的RSSI数据流和节点速度的不确定性，以及RSSI数据的动态性影响了距离估计的精度这些问题，提供一种多移动模式无线节点距离的动态估计方法。按照本专利技术提供的技术方案，所述的多移动模式无线节点距离的动态估计方法包括以下步骤：步骤1.在动态估计之前，锚节点事先测量位于不同距离点的无线节点发来的信号强度RSSI，确定信号强度与距离的映射关系RSSI-D；对RSSI数据聚类，形成簇中心集合CCS，可建立基于测量点距离D和簇中心CCS的映射关系曲线CCDC；步骤2.根据节点移动初始速度V0和加速度a，确定距离与时间的映射关系，进一步确定信号强度与时间的映射关系RSSI-T，同时更新得到基于时间轴的簇中心映射曲线CCTC；步骤3.在动态估计中，随着无线节点的移动，锚节点以固定时间间隔Δt实时测量无线节点发送过来的RSSI数据流，在当前时刻tk＝t0+kΔt，k≥0，t0表示初始时刻，移动节点与锚节点的距离，通过对所测量得到的数据窗口，在CCTC上通过滑动窗口匹配进行确定；其中，当前测量数据进行匹配前，需进行测量间隔对等处理；对无线节点在以匀速、匀变速和变加速模式直线移动时的动态距离估计方法分别为：步骤3-1.当无线节点匀速运动时，V0≠0，a＝0，对测量得到的数据窗口通过一次线性变换进行间隔对等处理，变换后形成的滑动窗口就可以一直在CCTC上进行时间对等的滑动匹配，直至满足滑动匹配的标准，以此估计出无线节点和锚节点之间的距离；步骤3-2.当无线节点以匀变速运动时，V0≠0，a为非0常数，数据窗口遍历CCTC上所有可能的参考窗口进行滑动匹配；测量提取的数据窗口每次与参考窗口进行匹配前，均进行一次间隔对等处理，此时形成滑动窗口进行滑动匹配；最后，基于滑动匹配的标准，估计出移动节点和锚节点之间的距离；步骤3-3.当无线节点以变加速运动时，V0≠0，a→0，需要根据CCTC对应的时间间隔的变化，决定是否对提取的数据窗口通过多次线性处理进行间隔对等处理：若CCTC对应的时间间隔呈非线性变化，则按照步骤3-2的方法处理；若CCTC对应的时间间隔为等间距，则按照步骤3-1的方法处理。具体的，所述映射关系曲线CCDC的形成过程为：以锚节点为起始点的直线上建立N个等间距测量位置点，并以测量点距离D＝{d1，d2，...，dN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多移动模式无线节点距离的动态估计方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1.在动态估计之前，锚节点事先测量位于不同距离点的无线节点发来的信号强度RSSI，确定信号强度与距离的映射关系RSSI‑D；对RSSI数据聚类，形成簇中心集合CCS，可建立基于测量点距离D和簇中心CCS的映射关系曲线CCDC；步骤2.根据节点移动初始速度V0和加速度a，确定距离与时间的映射关系，进一步确定信号强度与时间的映射关系RSSI‑T，同时更新得到基于时间轴的簇中心映射曲线CCTC；步骤3.在动态估计中，随着无线节点的移动，锚节点以固定时间间隔Δt实时测量无线节点发送过来的RSSI数据流，在当前时刻tk＝t0+kΔt，k≥0，t0表示初始时刻，移动节点与锚节点的距离，通过对所测量得到的数据窗口，在CCTC上通过滑动窗口匹配进行确定；其中，当前测量数据进行匹配前，需进行测量间隔对等处理；对无线节点在以匀速、匀变速和变加速模式直线移动时的动态距离估计方法分别为：步骤3‑1.当无线节点匀速运动时，V0≠0，a＝0，对测量得到的数据窗口通过一次线性变换进行间隔对等处理，变换后形成的滑动窗口就可以一直在CCTC上进行时间对等的滑动匹配，直至满足滑动匹配的标准，以此估计出移动节点和锚节点之间的距离；步骤3‑2.当无线节点以匀变速运动时，V0≠0，a为非0常数，数据窗口遍历CCTC上所有可能的参考窗口进行滑动匹配；测量提取的数据窗口每次与参考窗口进行匹配前，均进行一次间隔对等处理，此时形成滑动窗口进行滑动匹配；最后，基于滑动匹配的标准，估计出无线节点和锚节点之间的距离；步骤3‑3.当无线节点以变加速运动时，V0≠0，a→0，需要根据CCTC对应的时间间隔的变化，决定是否对提取的数据窗口通过多次线性处理进行间隔对等处理：若CCTC对应的时间间隔呈非线性变化，则按照步骤3‑2的方法处理；若CCTC对应的时间间隔为等间距，则按照步骤3‑1的方法处理。...

【技术特征摘要】
1.一种多移动模式无线节点距离的动态估计方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1.在动态估计之前，锚节点事先测量位于不同距离点的无线节点发来的信号强度RSSI，确定信号强度与距离的映射关系RSSI-D；对RSSI数据聚类，形成簇中心集合CCS，可建立基于测量点距离D和簇中心CCS的映射关系曲线CCDC；步骤2.根据节点移动初始速度V0和加速度a，确定距离与时间的映射关系，进一步确定信号强度与时间的映射关系RSSI-T，同时更新得到基于时间轴的簇中心映射曲线CCTC；步骤3.在动态估计中，随着无线节点的移动，锚节点以固定时间间隔Δt实时测量无线节点发送过来的RSSI数据流，在当前时刻tk＝t0+kΔt，k≥0，t0表示初始时刻，移动节点与锚节点的距离，通过对所测量得到的数据窗口，在CCTC上通过滑动窗口匹配进行确定；其中，当前测量数据进行匹配前，需进行测量间隔对等处理；对无线节点在以匀速、匀变速和变加速模式直线移动时的动态距离估计方法分别为：步骤3-1.当无线节点匀速运动时，V0≠0，a＝0，对测量得到的数据窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦宁宁，朱树才，卢先领，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32