一种无线传感器网络精确定位系统及方法

摘要

本发明实施例公开了一种无线传感器网络精确定位系统及方法，用于通讯领域，所述系统包括：一个或多个被定位目标，所述定位目标包含一识别卡，用于与一个或多个的设置于无线读卡基站内无线读卡器进行信息的交互，采用双边双向测距算法SDS-TWR测量各自相对于各无线读卡器的相对距离；服务器，用于根据上述相对距离，采用半定规划算法计算确定各识别卡的坐标位置。本发明实施例采用SDS-TWR的定位技术和半正定规划算法，具有稳定性好、定位精度高、运算速度快和可扩展性强等优点，适用于室内精确定位，如煤矿井下、监狱人员、商业大楼人员资产精确定位等，也适用于室外定位，例如车辆智能管理中的定位、室外保安巡逻等。

主权项

一种无线传感器网络精确定位系统，其特征在于，所述系统包括：一个或多个被定位目标，所述定位目标包含一识别卡，用于与一个或多个的设置于无线读卡基站内无线读卡器进行信息的交互，采用双边双向测距算法SDS‑TWR测量各自相对于各无线读卡器的相对距离，具体包括：识别卡向无线读卡器发送初次测距数据包，若无线读卡器正确接收了这个数据包，则返回硬件应答给用户识别卡，并请求产生传输延时T1；识别卡计算传输延时T1，同时将这个数据发送给无线读卡器，并且等待无线读卡器的硬件应答；无线读卡器读取识别卡发来的相关参数，并为识别卡和无线读卡器第二次测距准备；无线读卡器通过计算得到处理延时T2，并将T2发送给识别卡；识别卡接收无线读卡器的测距数据包，自动发送硬件应答给无线读卡器，无线读卡器将依据所述硬件应答计算出传播延时T3；无线读卡器计算传播延时T3，并将T3发送给识别卡，并等待识别卡的硬件应答；识别卡读取无线读卡器发送的T3，并计算出处理延时T4；识别卡根据T1，T2，T3，T4计算出识别卡和无线读卡器的相对距离；若两个所述无线读卡基站之间包括至少两个识别卡时，则所述定位系统将其中至少一个识别卡作为基站处理，利用半正定规划算法定位出位置；服务器，用于根据上述相对距离，采用半定规划算法计算确定各识别卡的坐标位置，得到识别卡卡相对无线读卡基站的精确位置坐标，具体包括：测量移动的识别卡与可通信的移动识别卡或固定无线读卡器之间的成对距离；利用已知的无线读卡器或识别卡位置和测量得到的结点之间的成对距离来计算网络所有其他识别卡的位置；所述利用已知的无线读卡器或识别卡位置和测量得到的结点之间的成对距离来计算网络所有其他识别卡的位置具体包括：设移动节点即识别卡集合为N和固定节点即识别卡或无线读卡器的集合为A，其中固定节点的位置{a_k；k∈A}给定，移动节点的位置{x_i；i∈N}未知，根据测量得到的成对距离，通过以下公式测定：其中E_a和E_n分别是移动节点和固定节点之间、及移动节点和移动节点之间已有测量距离的集合；令X为属于N的所有位置向量x_i；i∈N作为行向量的矩阵以及Y＝X^TX,Z＝[I,X；X^T,Y],记e_i为第i个分量为1，其余分量为0的列向量，则(5)和(6)两式等价于并将Y＝X^TX松弛为Y≥X^TX；或者等价地，Z≥0，即Z半正定。