[发明专利]一种适用于无线传感器网络的分布式非测距定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，特别是涉及一种适用于无线传感器网络的分布式非测距定位方法。

背景技术

无线传感器网络定位技术作为无线传感器领域的关键技术之一，在网络的信息监控、路由策略、拓扑均衡等方面都有着重要的价值，因此深入研究适用于无线传感器网络的定位技术对于无线传感器网络的研究具有重要的意义。

无线传感器网络节点成本低、能量有限、拓扑变化快等特点对其定位算法提出了特定的要求。在网络中部分节点位置信息已知的情况下，通过分布式的定位算法去计算其它节点的位置信息是无线传感器网络常用的定位手段。

而在分布式非测距算法中，通常是将待定位节点与信标节点之间的距离用网络的平均每跳距离和节点之间最短路径的跳数之积来表示，然后使用三边测量法等获得待定位节点的位置信息。然而，这种方法的误差主要来源于使用了跳段距离代替了实际的距离。从网络拓扑结构中我们可以直观的看到非邻居节点的跳段路径通常不是直线，而在相关算法中我们恰恰是用非直线代替了实际的直线距离，这样就存在两方面的误差，首先在计算网络平均每跳距离时，计算出来的平均每跳距离会偏小，其次，计算出的跳段距离在拓扑上大于实际距离。这就造成了我们不知道通过算法计算出的跳段距离与实际距离相比是大了还是小了。

发明内容

本发明是针对现有无线传感器网络定位中的分布式非测距算法中计算网络平均每跳距离偏小和计算出的跳段距离在拓扑上大于实际距离的不足之处，提出的一种可以提高定位精度的利用校正节点对定位结果进行修正的适用于无线传感器网络的分布式非测距定位方法。

本发明分布式方法中，在一定的小区域内，节点接收到的平均每跳距离与距离信标节点的跳数应该是接近的，所以在这个区域内定位误差的走向应该是一致的，进而在现有的分布式非测距定位方法中加入了用某个已知节点的误差走向对范围内其它节点的位置进行修正的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种适用于无线传感器网络的分布式非测距定位方法，该方法包括如下步骤：

1）信标节点初始化阶段；

2）获取信标节点的平均每跳距离；

3）利用多边定位法获取被定位节点的坐标；

4）对所述被定位节点的坐标进行修正。

所述信标节点初始化阶段的具体步骤为：

101）在信标节点中选取部分节点作为校正节点；

102）所述信标节点向所有的邻居节点广播一个分组，分组中包含该信标节点的ID号、信标节点的坐标、跳数、以及TTL时间，跳数的初始值被设置为0；

103）邻居节点接收到该分组后，将跳数加1，然后继续向非来源方向的其它邻居节点广播该消息，进而通过这种Flooding的方式，每个信标节点都将自己的信息传递给整个网络；

104）如果某节点接收到来自属于一个信标节点的多个分组信息，这时此节点将会保留含有最小跳数值的分组用于保证该节点所保存的跳数值是它到此信标节点的最短路径。

经过此过程，网络中包括信标节点在内的所有节点都可以得到每个信标节点的坐标，以及到每个信标节点的对应最小跳数。

所述的信标节点计算平均每跳距离阶段的具体步骤为：

201）网络中的所有信标节点在获得其它信标节点的位置与相距的最小跳数后，计算平均每跳距离；

202）信标节点将自身计算出的平均每跳距离以Flooding的方式广播给网络中的其它节点，节点在接收到第一个平均每跳距离后丢弃后来者，保证自己是从最近信标节点获取平均每跳距离。

所述的多边定位法进行被定位节点坐标计算阶段的具体步骤为：

301）确定节点1,2,3,…,n的坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)…(x_n,y_n)，且各个节点到中心节点的距离分别为d₁,d₂,d₃,…,d_n，中心节点的坐标为(x,y)，各个坐标之间满足下列关系：