一种提高传感器网络节点定位准确度的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种提高传感器网络节点定位准确度的系统，包括有监控平台和无线传感器网络节点，所述监控平台包括有任务调度模块和移动监控模块，所述无线传感器网络节点包括有信号处理器、信号发射模块、信号接收模块和综合定位模块，所述任务调度模块与信号处理器连接，所述任务调度模块通过移动监控模块连接至综合定位模块，所述信号处理器分别与信号发射模块和信号接收模块连接。本发明专利技术通过综合定位模块实现对无线传感器网络节点的精确定位，并根据移动状态和电源状态给每个节点分配不同的任务量，从而提高节点的利用率，进一步提高了网络节点定位的精度。本发明专利技术作为一种提高传感器网络节点定位准确度的系统可广泛应用于无线传感器网络。

【技术实现步骤摘要】
一种提高传感器网络节点定位准确度的系统
本专利技术涉及无线传感器网络，尤其是一种提高传感器网络节点定位准确度的系统。
技术介绍
无线传感器网络(WSN，WirelessSensorNetwork)是由部署在监测区域内大量微型传感器节点相互协作构成的一个多跳自组织网络，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域内被监测对象的信息，如温度、湿度、压力、移动物体的速度等，并发送给观察者。无线传感器网络（WSN）采集的数据往往需要与地理位置信息相结合才有意义。由于WSN具有低功耗、自组织和通信距离有限等特点，传统的GPS等算法不再适合WSN。无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术在目标跟踪、入侵监测及一些定位相关领域有广泛的应用前景。在许多场合下，传感器节点被随机部署在某个区域，节点事先无法知道自身的位置，因此需要在部署后通过定位技术来获取自身的位置信息。目前最常见的定位技术就是GPS（GlobalPositioningSystem），它能够通过卫星对节点进行定位，并且能够达到比较高的精度。因此要想对传感器节点进行定位，最容易想到的方法就是给每个节点配备一个GPS接收器，但是这种方法不适用于传感器网络，主要缺点有以下：1）GPS接收器通常能耗高，而对于无线传感器网络中的节点来说，一般能耗很有限，给每个节点配备一个GPS接收器会大大缩短网络寿命；2）GPS接收器成本比较高，给无线传感器网络中的每个节点配备一个GPS接收器，需要投入很大成本，尤其对于大规模的无线传感器网络来说不是很适合。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是：提供一种利用监控平台结合多种定位算法实现的提高传感器网络节点定位准确度的系统。本专利技术所采用的技术方案是：一种提高传感器网络节点定位准确度的系统，包括有监控平台和无线传感器网络节点，所述监控平台包括有任务调度模块和移动监控模块，所述无线传感器网络节点包括有信号处理器、信号发射模块、信号接收模块和综合定位模块，所述任务调度模块与信号处理器连接，所述任务调度模块通过移动监控模块连接至综合定位模块，所述信号处理器分别与信号发射模块和信号接收模块连接。进一步，所述综合定位模块包括有极小极大定位子模块和APIT定位子模块。进一步，所述移动监控模块用于对无线传感器网络节点的节点密度的监控，当节点密度低于密度阈值时，控制综合定位模块中的极小极大定位子模块工作，当节点密度大于等于密度阈值时，控制综合定位模块中的APIT定位子模块工作。进一步，所述移动监控模块用于通过综合定位模块的信息实时监控无线传感器网络节点的移动，进而将正在移动的无线传感器网络节点的移动信息发送至任务调度模块。进一步，所述任务调度模块用于对无线传感器网络节点的移动信息进行分析，进而通过信号处理器对信号发射模块和信号接收模块进行调度。进一步，所述监控平台还包括与能量监控模块，所述无线传感器网络节点还包括有电源检测模块，所述电源检测模块与信号处理器连接，所述任务调度模块通过能量监控模块与信号处理器连接。进一步，所述能量监控模块用于通过信号处理器读取电源检测模块检测的无线传感器网络节点的电源信息，进而将无线传感器网络节点的电源信息发送至任务调度模块。进一步，所述任务调度模块用于对无线传感器网络节点的电源信息进行分析，进而通过信号处理器对信号发射模块和信号接收模块进行调度。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过综合定位模块实现对无线传感器网络节点的精确定位，有移动监控模块实时监控网络中给个节点的移动状态，有任务调度模块根据移动情况对节点的工作状态进行调度，使系统的工作效率更高，进一步增加了网络节点定位的精度；同时，本专利技术还根据对每个节点的电源检测，能够利用任务调度模块对电源电量不同的节点分配不同的任务量，从而使节点的利用率尽可能高，结合节点的移动和电源电量信息更进一步提高网络节点定位的精度。附图说明图1为本专利技术的系统原理框图；图2为极小极大定位算法；图3为PIT算法测试示意图a；图4为PIT算法测试示意图b；图5为APIT算法示意图a；图6为APIT算法示意图b；图7为发送者-接收者同步机制示意图；图8为接收者-接收者同步机制示意图；图9为本专利技术进一步实施方案的系统原理框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：参照图1，一种提高传感器网络节点定位准确度的系统，包括有监控平台和无线传感器网络节点，所述监控平台包括有任务调度模块和移动监控模块，所述无线传感器网络节点包括有信号处理器、信号发射模块、信号接收模块和综合定位模块，所述任务调度模块与信号处理器连接，所述任务调度模块通过移动监控模块连接至综合定位模块，所述信号处理器分别与信号发射模块和信号接收模块连接。参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述综合定位模块包括有极小极大定位子模块和APIT定位子模块。进一步作为优选的实施方式，所述移动监控模块用于对无线传感器网络节点的节点密度的监控，当节点密度低于密度阈值时，控制综合定位模块中的极小极大定位子模块工作，当节点密度大于等于密度阈值时，控制综合定位模块中的APIT定位子模块工作。无线传感器网络中需要定位的节点称为未知节点，而已知自身位置并协助未知节点定位的节点称为锚节点(anchornode)。无线传感器网络定位最简单的方法是为每个节点装载全球卫星定位系统（GPS）接收器，用以确定节点位置。但是，由于经济因素、节点能量制约和GPS对于部署环境有一定要求等条件的限制。因此，一般只有少量节点通过装载GPS或通过预先部署在特定位置的方式获取自身坐标。节点准确地进行自身定位是无线传感器网络应用的重要条件。由于节点工作区域或者是人类不适合进入的区域，或者是敌对区域，传感器节点有时甚至需要通过飞行器抛撒于工作区域，因此节点的位置都是随机并且未知的。然而在许多应用中，节点所采集到的数据必须结合其在测量坐标系内的位置信息才有意义，否则，如果不知道数据所对应的地理位置，数据就失去意义。除此之外，无线传感器网络节点自身的定位还可以在外部目标的定位和追踪以及提高路由效率等方面发挥作用。因此，实现节点的自身定位对无线传感器网络有重要的意义。获得节点位置的一个直接想法是利用全球定位系统(GPS)来实现。但是，在无线传感器网络中使用GPS来获得所有节点的位置受到价格、体积、功耗以及可扩展性等因素限制，存在着一些困难。因此目前主要的研究工作是利用传感器网络中少量已知位置的节点来获得其他未知位置节点的位置信息。已知位置的节点称作锚节点，它们可能是被预先放置好的，或者采用GPS或其他方法得知自己的位置。未知位置的节点称作未知节点，它们需要被定位。锚节点根据自身位置建立本地坐标系，未知节点根据锚节点计算出自己在本地坐标系里的相对位置。根据具体的定位机制，可以将现有的无线传感器网络自身定位方法分为两类：基于测距的(Range-based)方法和不基于测距的(Range-free)方法。基于测距的定位机制需要测量未知节点与锚节点之间的距离或者角度信息，而不基于测距的定位机制无需距离或角度信息，或者不用直接测量这些信息，仅根据网络的连通性等信息实现节点的定位。本专利技术是结合两种特定的定位计算方法和传感器网络时间同步技术来达到理想的准确度：方法一、基于测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高传感器网络节点定位准确度的系统，包括有监控平台和无线传感器网络节点，其特征在于：所述监控平台包括有任务调度模块和移动监控模块，所述无线传感器网络节点包括有信号处理器、信号发射模块、信号接收模块和综合定位模块，所述任务调度模块与信号处理器连接，所述任务调度模块通过移动监控模块连接至综合定位模块，所述信号处理器分别与信号发射模块和信号接收模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种提高传感器网络节点定位准确度的系统，包括有监控平台和无线传感器网络节点，其特征在于：所述监控平台包括有任务调度模块和移动监控模块，所述无线传感器网络节点包括有信号处理器、信号发射模块、信号接收模块和综合定位模块，所述任务调度模块与信号处理器连接，所述任务调度模块通过移动监控模块连接至综合定位模块，所述信号处理器分别与信号发射模块和信号接收模块连接；所述综合定位模块包括有极小极大定位子模块和APIT定位子模块；所述移动监控模块用于对无线传感器网络节点的节点密度的监控，当节点密度低于密度阈值时，控制综合定位模块中的极小极大定位子模块工作，当节点密度大于等于密度阈值时，控制综合定位模块中的APIT定位子模块工作。2.根据权利要求1所述的一种提高传感器网络节点定位准确度的系统，其特征在于：所述移动监控模块用于通过综合定位模块的信息实时监控无线传感器网络节点的移动，进而将正在移动的无线传感器网络节点的移动信息发送至任务调度模块。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹰，战荫伟，程海龙，梁冠卉，庞志雄，陈义辉，李杰鸿，
申请(专利权)人：广东省数字广东研究院，
类型：发明
国别省市：