[发明专利]一种基于信任度的无线传感器网络的定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线传感器网络技术领域的方法，具体是一种基于信任度的无线传感器网络的定位方法。

背景技术

无线传感器网络(WSNs)广泛应用在日常生活和军事装备中，传感器节点定位是WSNs技术的一个重要方面。许多应用都是基于位置信息，如森林火灾监测、野生动画追踪、病人监护等。传感器节点通常部署在野外、室内、地下矿井等特殊的环境中，然而，在实际环境中，信标节点(Beacon)会因本身的故障而不能向待定位节点(Node)提供正确的位置参考信息。无线信道受环境影响存在反射、多径传播、背景干扰等问题，从而，造成信标节点与待定位节点之间的量测距离误差。随着WSNs应用领域逐渐广泛，对节点定位的精度以及抗干扰能力提出更高的要求。

发明内容

本文提出一种基于传感器节点信任度管理的分布式定位方法，以达到定位过程中高精度及抗干扰的要求。

该方法在分簇结构基础上，引入信标节点的全局信任度(Global TrustRating，以下简称GTR)和局部信任度(Local Trust Rating，以下简称LTR)概念，构建信任度矩阵。通过多轮求精定位计算，检测Beacon节点及定位信息的可靠性，对可疑节点的信任度予以惩罚，对可靠节点的信任度予以奖励，并由簇头更新节点的信任矩阵。节点的邻居表信息也会随信任矩阵改变而更新。这种定位方法不仅提能高节点的定位精度，还可以检测异常节点以及遏制信道干扰对定位的影响。

本发明是通过以下技术方案实现的，具体包括以下步骤：

步骤一：将网络网格分簇，并随机选取簇内的一个信标节点作为簇首；

步骤二：为中每个传感器节点分配唯一的ID号，并设置Beacon节点初始全局、局部信任度值及定位次数N；

步骤三：分别测量Beacon节点和Node节点的RSSI值，得到Node节点与每个Beacon节点的估算距离，建立各自的邻节点信息表；

步骤四：簇首负责簇内所有Node节点的定位计算：当待测Node节点邻Beacon节点的个数大于或等于4个时，依据信任度最大距离最近的原则选取4个Beacon节点作为参考节点，使用4位定位算法定位，判断各Beacon节点状态；当待测Node节点邻Beacon节点只有3个时，就使用最小二乘法定位；当待测Node节点邻Beacon节点个数少于3个时，此次该待测Node节点不定位；

步骤五：根据每轮定位计算结果更新Beacon节点的信任度；

步骤六：不断重复步骤四、五，N次定位计算后，得到Node节点第N次定位位置，该位置就是Node节点的最终位置信息。

进一步，步骤一所述的分簇方法，包括以下步骤：

1)确定簇个数计算簇中心，并分配簇号；

2)计算各Beacon节点与簇中心的距离，靠近某一簇中心即加入该簇，每一簇距离中心点最近的Beacon节点则首次成为簇首；

3)Node节点计算到各簇内Beacon节点的平均距离，加入与其平均距离最近的一个簇。

进一步，所述步骤二所述信标节点初始全局、局部信任度值都为1，且信任度的取值范围是：[0，1]。

进一步，所述步骤三所述的估算距离是：dj=d0ePj-P010n,]]>

其中，d_j是第j个信标节点与待测节点的距离，P_j是第j个信标节点RSSI值，P₀是距离为d₀的两个传感器节点间的接收信号强度，d₀为参考距离，1≤j≤N，N为待测节点的总数目。

进一步，所述步骤三所述的节点邻居信息表是：邻居节点ID标识，及对应的距离信息。

进一步，所述步骤四所述的4位定位算法，包括以下步骤：