專利名稱：一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡定位技術(shù)作為無線傳感器領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，在網(wǎng)絡的信息監(jiān)控、路由策略、拓撲均衡等方面都有著重要的價值，因此深入研究適用于無線傳感器網(wǎng)絡的定位技術(shù)對于無線傳感器網(wǎng)絡的研究具有重要的意義。無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點成本低、能量有限、拓撲變化快等特點對其定位算法提出了特定的要求。在網(wǎng)絡中部分節(jié)點位置信息已知的情況下，通過分布式的定位算法去計算其它節(jié)點的位置信息是無線傳感器網(wǎng)絡常用的定位手段。而在分布式非測距算法中，通常是將待定位節(jié)點與信標節(jié)點之間的距離用網(wǎng)絡的平均每跳距離和節(jié)點之間最短路徑的跳數(shù)之積來表示，然后使用三邊測量法等獲得待定位節(jié)點的位置信息。然而，這種方法的誤差主要來源于使用了跳段距離代替了實際的距離。從網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中我們可以直觀的看到非鄰居節(jié)點的跳段路徑通常不是直線，而在相關(guān)算法中我們恰恰是用非直線代替了實際的直線距離，這樣就存在兩方面的誤差，首先在計算網(wǎng)絡平均每跳距離時，計算出來的平均每跳距離會偏小，其次，計算出的跳段距離在拓撲上大于實際距離。這就造成了我們不知道通過算法計算出的跳段距離與實際距離相比是大了還是小了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡定位中的分布式非測距算法中計算網(wǎng)絡平均每跳距離偏小和計算出的跳段距離在拓撲上大于實際距離的不足之處，提出的一種可以提高定位精度的利用校正節(jié)點對定位結(jié)果進行修正的適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法。本發(fā)明分布式方法中，在一定的小區(qū)域內(nèi)，節(jié)點接收到的平均每跳距離與距離信標節(jié)點的跳數(shù)應該是接近的，所以在這個區(qū)域內(nèi)定位誤差的走向應該是一致的，進而在現(xiàn)有的分布式非測距定位方法中加入了用某個已知節(jié)點的誤差走向?qū)Ψ秶鷥?nèi)其它節(jié)點的位置進行修正的方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法，該方法包括如下步驟:I)信標節(jié)點初始化階段；2)獲取信標節(jié)點的平均每跳距離；3)利用多邊定位法獲取被定位節(jié)點的坐標；4)對所述被定位節(jié)點的坐標進行修正。所述信標節(jié)點初始化階段的具體步驟為:
101)在信標節(jié)點中選取部分節(jié)點作為校正節(jié)點；102)所述信標節(jié)點向所有的鄰居節(jié)點廣播一個分組，分組中包含該信標節(jié)點的ID號、信標節(jié)點的坐標、跳數(shù)、以及TTL時間，跳數(shù)的初始值被設置為O ;103)鄰居節(jié)點接收到該分組后，將跳數(shù)加1，然后繼續(xù)向非來源方向的其它鄰居節(jié)點廣播該消息，進而通過這種Flooding的方式，每個信標節(jié)點都將自己的信息傳遞給整個網(wǎng)絡；104)如果某節(jié)點接收到來自屬于一個信標節(jié)點的多個分組信息，這時此節(jié)點將會保留含有最小跳數(shù)值的分組用于保證該節(jié)點所保存的跳數(shù)值是它到此信標節(jié)點的最短路徑。經(jīng)過此過程，網(wǎng)絡中包括信標節(jié)點在內(nèi)的所有節(jié)點都可以得到每個信標節(jié)點的坐標，以及到每個信標節(jié)點的對應最小跳數(shù)。所述的信標節(jié)點計算平均每跳距離階段的具體步驟為:201)網(wǎng)絡中的所有信標節(jié)點在獲得其它信標節(jié)點的位置與相距的最小跳數(shù)后，計算平均每跳距離；202)信標節(jié)點將自 身計算出的平均每跳距離以Flooding的方式廣播給網(wǎng)絡中的其它節(jié)點，節(jié)點在接收到第一個平均每跳距離后丟棄后來者，保證自己是從最近信標節(jié)點獲取平均每跳距離。所述的多邊定位法進行被定位節(jié)點坐標計算階段的具體步驟為:301)確定節(jié)點 I, 2，3，…，η 的坐標分別為(X1, Y1), (x2, y2), (x3, y3)...(xn, yn)，且各個節(jié)點到中心節(jié)點的距離分別為屯，d2, d3, -,dn,中心節(jié)點的坐標為(X，y)，各個坐標之間滿足下列關(guān)系:
權(quán)利要求
1.一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 1)信標節(jié)點初始化階段； 2)獲取信標節(jié)點的平均每跳距離； 3)利用多邊定位法獲取被定位節(jié)點的坐標； 4)對所述被定位節(jié)點的坐標進行修正。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法，其特征在于，所述信標節(jié)點初·始化階段的具體步驟為: 101)在信標節(jié)點中選取部分節(jié)點作為校正節(jié)點； 102)所述信標節(jié)點向所有的鄰居節(jié)點廣播一個分組，分組中包含該信標節(jié)點的ID號、信標節(jié)點的坐標、跳數(shù)、以及TTL時間，跳數(shù)的初始值被設置為O ; 103)鄰居節(jié)點接收到該分組后，將跳數(shù)加1，然后繼續(xù)向非來源方向的其它鄰居節(jié)點廣播該消息，進而通過這種Flooding的方式，每個信標節(jié)點都將自己的信息傳遞給整個網(wǎng)絡； 104)如果某節(jié)點接收到來自屬于一個信標節(jié)點的多個分組信息，這時此節(jié)點將會保留含有最小跳數(shù)值的分組用于保證該節(jié)點所保存的跳數(shù)值是它到此信標節(jié)點的最短路徑。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法，其特征在于，所述的信標節(jié)點計算平均每跳距離階段的具體步驟為: 201)網(wǎng)絡中的所有信標節(jié)點在獲得其它信標節(jié)點的位置與相距的最小跳數(shù)后，計算平均每跳距離； 202)信標節(jié)點將自身計算出的平均每跳距離以Flooding的方式廣播給網(wǎng)絡中的其它節(jié)點，節(jié)點在接收到第一個平均每跳距離后丟棄后來者，保證自己是從最近信標節(jié)點獲取平均每跳距離。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法，其特征在于，所述的多邊定位法進行被定位節(jié)點坐標計算階段的具體步驟為: 301)確定節(jié)點1，2，3，…，η的坐標分別為(X1J1),(x2, y2), (x3, y3)…(xn, yn)，且各個節(jié)點到中心節(jié)點的距離分別為屯，d2, d3, -,dn,中心節(jié)點的坐標為(X，y)，各個坐標之間滿足下列關(guān)系:
5.根據(jù)權(quán)利I根據(jù)權(quán)利I所述的一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法，其特征在于，所述的被定位節(jié)點坐標修正階段的具體步驟為: 401)獲取所有待定位節(jié)點自身的位置信息(Xi，yi)，而所有校正節(jié)點還存在一個坐標真值，假設校正節(jié)點R的真實位置坐標為Um L)，那么可以根據(jù)下式計算R節(jié)點附近的定位偏移量，
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的分布式非測距定位方法，該分布式方法包括信標節(jié)點初始化階段；信標節(jié)點計算平均每跳距離階段；多邊定位法進行被定位節(jié)點坐標計算階段；被定位節(jié)點坐標修正階段。本發(fā)明能夠支持在網(wǎng)絡中部分節(jié)點位置信息已知的情況下對無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點進行定位，并能在滿足定位所需的其它條件下更好的提高定位算法的精度。
文檔編號H04W84/18GK103152825SQ20131007315
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者李旭, 娜仁高娃, 龐源泉, 馮其晶, 李瑤 申請人:北京交通大學