[发明专利]基于参考信标点优选的改进DV-Hop定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别涉及一种基于参考信标点优选的改进DV-Hop定位方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，通过协作方式感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线传感器网络重要研究领域是定位技术。

WSN主要的定位方案分为测距方案和非测距方案。测距的方案利用测量得到的距离计算未知节点坐标，例如基于信号传输时间的方法(time of arrival,TOA)、基于信号传输时间差的方法(time difference of arrival,TDOA)、基于信号角度的方法(angle of arrival,AOA)和基于信号接收强度的方法(received signal strength indicator,RSSI)。非测距方案依靠网络连通度实现定位，例如质心算法、APIT算法和DV-Hop算法。与非测距方案相比，测距方案的优点是定位精度一般较高，但测距方案有两个主要缺点。一是对节点的硬件配置要求较高，因为需要精确的距离或角度测量设备。二是在某些场合，比如一个规模较大且信标点稀疏的网络中，未知节点无法与足够多的锚节点进行直接测距，测距方法无法完成定位，在这种信标点稀疏的情况下，非测距方案中的DV-Hop算法是一种较好的解决方案。

DV-Hop算法是一种基于距离矢量路由的非测距定位算法。该算法中，未知节点利用距离矢量路由测得与信标点间的最小跳数，求得该信标点的平均每跳距离，未知节点通过计算所得信标点的平均每跳距离和到达该信标点的最小跳数的乘积，利用三边测量法或最小二乘法来计算未知节点的位置坐标。

DV-Hop算法的流程可以分为以下三个阶段：

第一阶段：获取信标点的位置信息以及距离信标点的最小跳数

每个信标点向全网发送包括位置信息和跳数信息的广播数据包，跳数字段的初始值为0。在一个信标点的通信半径内，当节点接收到该信标点的广播数据包时，此节点将数据包中的跳数加1，然后记录该数据包中的信息，将该数据包继续广播出去。如节点收到多个来自同一信标点的信息，该节点只保留跳数最小的信息组，通过这种方法记录自己到每个信标点的最小跳数以及信标点的位置信息。

第二阶段：估算未知节点到信标点的距离

根据在两个信标点间的欧氏距离和最小跳数，计算信标点的平均每跳距离：

dhpi=(Σk(k≠i)di,k)/(Σk(k≠i)hopi,k)---(1)]]>

式中，是信标点i和k的欧氏距离，是信标点i和k之间的最小跳数。

每个信标点将计算得到的平均每跳距离广播到全网。每个未知节点收到各信标点的平均每跳距离后，通过平均每跳距离和第一阶段得到的到各信标点的最小跳数的乘积来计算与各信标点的近似距离。

第三阶段：未知节点计算位置坐标