[发明专利]一种基于质点弹簧模型的三维加权质心定位方法

权利要求书

1.一种基于质点弹簧模型的三维加权质心定位方法，适用于定位由锚节点构成的几何体外围的未知节点，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：未知节点根据RSSI信息计算未知节点到锚节点的测量距离；

步骤2：从所有测量距离中选择出最小测量距离，根据最小测量距离修正加权质心定位方法的权值w_i；

$w_i={\left(\frac{1}{d_i\·d_{min}}\right)}^{d_i/4.34}$

其中d_i是未知节点p与锚节点B_i的测量距离，d_min是最小测量距离；

步骤3：通过修正权值后的三维加权质心定位方法计算未知节点的初始位置

其中m表示锚节点的总数目，B_i(x_i,y_i,z_i)表示锚节点B_i的坐标；

步骤4：计算误差因子，根据误差因子修正未知节点与各个锚节点的测量距离；

误差因子是指根据锚节点之间的计算距离和测量距离的差值而得出的修正系数的平均值；

当锚节点B_i与锚节点B_j能够相互通信，根据下式获取锚节点B_i与锚节点B_j之间的修正系数a_ij：

其中为锚节点B_i与锚节点B_j的测量距离，L_ij为锚节点B_i与锚节点B_j的计算距离，x_i、y_i、z_i分别是指锚节点B_i的坐标值，x_j、y_j、z_j分别是指锚节点B_j的坐标值，通过上式计算出所有的修正系数，将修正系数进行平均滤波处理，得到误差因子为：

$a=\underset{i=1,j\>i}{\overset{g}{\Σ}}{a}_{ij}$

其中g是修正系数a_ij的个数；

若锚节点之间都不能通信，误差因子设定为a＝0；

未知节点p和锚节点B_i的测量距离修正为d_i＝d_i·(1+a)，若修正后的距离大于最大通信距离，那么此次不执行修正；

步骤5：采用三维的质点弹簧优化方法对未知节点位置进行迭代优化处理，当满足迭代终止条件时停止迭代，从而确定未知节点位置；

未知节点p执行MSO方法进行优化处理，其迭代更新公式为：

$p(k+1)=p\left(k\right)+\stackrel{\→}{F}\left(k\right)/\left(2m\right)$

其中k是MSO方法的迭代次数，为未知节点p受到的弹簧合力，定义为：

$\stackrel{\→}{F}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\stackrel{\→}{F}}_i$

未知节点p根据弹簧合力进行调整，其中为未知节点p到锚节点B_i的弹簧力，定义为：

其中为估计距离，为未知节点p到锚节点B_i的单位矢量，则