基于波达方向估计的WSN分布式节点定位方法

摘要

本发明公开了一种基于波达方向估计的WSN分布式节点定位方法，首先建立一个无线网络架构，包括一个移动锚节点和若干个随机散布的待定位目标节点，目标节点采用单天线系统；移动锚节点装载于移动载体中，利用GPS获得自身地理位置；其次，锚节点将其多通道天线校正为同相状态；接着，锚节点的阵列天线发射多个相互正交的信号，各目标节点对该正交信号进行多次“伪快拍”，并利用快拍结果估计来波方向；最后，锚节点移动至多个地点重复上述过程，各目标节点得到若干组来波方向信息，结合锚节点发射正交信号所处地理位置以及阵列天线的姿态，各目标节点最终得到自身位置估计结果。

主权项

1、一种基于波达方向估计的WSN分布式节点定位方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1，建立一个无线传感器网络，包括辅助定位的移动锚节点和待定位的目标节点，目标节点配备常规单天线通信设备，随机地分布于网络中，移动锚节点装载于移动设备中，依据GPS获得自身地理位置，并且装备具有二维DOA估计能力的阵列天线系统；步骤2，锚节点首先向全网广播定位服务的调度安排，将发射正交信号的时间段通知给目标节点，然后将其阵列天线的多通道校正为同相状态；步骤3，锚节点的各天线阵元在预定的时间段内发射正交信号；目标节点接收该信号下变频至基带，并利用信号间的正交性，获得对应各天线阵元的接收基带复信号，将该过程称为目标节点对正交信号的一次“伪快拍”；步骤4，锚节点保持位置以及阵列天线的姿态不变，重复步骤2-3的测量过程，各目标节点便得到了多次“伪快拍”结果；从而，目标节点基于伪快拍结果进行DOA估计，获得与锚节点天线阵之间的二维角度信息，包括目标节点相对于天线阵的方位角和俯仰角；步骤5，锚节点将自身所处的三维地理位置，即经度、纬度、高度以及此刻天线阵的所处姿态作为定位辅助信息广播通知给网络的目标节点，各目标节点利用天线阵的姿态对估计的二维来波角度信息进行修正，得到其与锚节点之间的方位角和俯仰角；步骤6，锚节点移动至不同地理位置的多个参考点，重复步骤2-5的测量过程，经过多次测量，各目标节点便可以获得与多个已知参考点之间的二维角度信息，结合参考点的地理位置，目标节点融合多组定位角度信息，得到自身的最佳位置估计。