战时医院环境无线传感器网络节点定位技术研究

摘要

突发事件或重大自然灾害发生的时候,为了更好的保证人民群众的生命财产安全,要求战时医院能够对伤员、医疗人员和重要设备物资进行快捷、方便、及时、准确的定位。
　　 针对战时医院对定位的要求,本论文基于战时(应急)医院的特殊环境,以快速精确定位为目标,提出一种基于虚拟锚节点的节点定位方法和一种采用锚节点休眠策略的局部传感器网络定位方法。本论文完成的主要工作有:
　　 1、介绍目前战时(应急)医院环境和对人员及物资定位的需求,并分析几种常用的基于测距和无需测距的定位算法的特点。
　　 2、针对战时(应急)医院环境,设计了对人员和物资进行定位的系统,并将本文提出的算法思想运用于实际环境。
　　 3、以战时(应急)医院低锚节点密度下的节点定位为研究对象,设计基于虚拟锚节点的定位算法。将节点间的距离用跳数与平均每跳距离的乘积进行估计,在跳数获取阶段采用以信号功率等级为标准对跳数进行细分,在平均每跳距离求取阶段采用最小二乘法进行修正,最后根据三边或多边法对未知节点定位,在此基础上,升级已定位的节点为虚拟锚节点,联合锚节点一起定位余下的未知节点。仿真对比验证了该算法在低锚节点密度条件下能获得较高的定位精度。
　　 4、针对战时(应急)医院可能出现的锚节点密度过高而引起锚节点信息冗余情况,设计出采用锚节点休眠策略的定位算法。该算法首先分析了局部锚节点冗余条件下的网络模型,针对这种网络模型提出锚节点休眠机制,将周围锚节点按序排列后分组参与到内部未知节点的定位过程中,解决了锚节点冗余问题,提高了定位精度,延长了锚节点寿命。该算法对于局部锚节点密度过高的无线传感器网络节点定位算法的研究有一定参考价值。
　　 以上两种定位算法以战时(应急)医院环境下的快速、准确定位为目标,能够很好满足战时(应急)医院需求,并且经过了MATLAB仿真验证和现场试验,为提高战时医院数字化建设做出了贡献。