[发明专利]基于对称到达角信息的分布式无线传感器网络节点定位方法

权利要求书

1.一种基于对称到达角信息的分布式无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，部署传感器节点，获取每一未知节点位置坐标值的初始估计和到达角的偏角值的初始估计，所有传感器节点开启定时器，传感器节点包括锚节点集合和未知节点集合；

步骤2，所有传感器节点进行首次通信，获取所有锚节点的实际偏角值和实际坐标值，计算未知节点与邻居节点间连接边的归一化向量和偏角差值；

步骤3，利用归一化向量和传感器节点间的偏角差值，各个未知节点运行迭代定位算法，直至到达定时器中设定的执行时间，迭代定位算法结束后各个未知节点向汇聚节点输出计算所得自身的偏角估计值和坐标估计值，完成定位；

步骤3的具体步骤如下：

步骤3-1，每一未知节点i通过无线通信向所有邻居节点j∈N_i传输自身的位置估计值和偏角估计值并从任意邻居节点j∈N_i都获取其位置估计值和偏角估计值并结合在步骤2中已收到的连接边的归一化向量e_ij以及偏角差值θ_ij，通过下式得到第k+1次迭代中自身的偏角估计值：

上式中，若邻居节点j∈A，则其偏角估计值恒等于步骤2-2中计算所得的实际偏角值，用公式表示为

步骤3-2，对于未知节点i，通过所得的连接边归一化向量以及自身的偏角估计值，计算如下矩阵：

其中，k表示第k次迭代，为在第k次迭代中当前未知节点i对自身的偏角估计值,表示旋转矩阵，对于任意角θ，定义为：

进一步，得到第k+1次迭代中自身的坐标估计值：

上式中，若邻居节点j∈A，则其坐标估计值恒等于步骤2-2中所获取的实际坐标值，用公式表示为其中，为当前未知节点i对自身的坐标估计值逆时针旋转九十度，为邻居节点j对自身的坐标估计值逆时针旋转九十度；

步骤3-3，对于未知节点i，如该未知节点i的定时器未到达，则重复步骤3-1至3-2，直至定时器达到执行时间，并在结束定位算法时向汇聚节点输出当前的偏角估计值和坐标估计值完成定位。

2.如权利要求1所述基于对称到达角信息的分布式无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，步骤1中，测量到达角的测量传感器所采用的测量坐标系经过设置，使得测量坐标系与全局坐标系间的未知偏角在0度至180度之间。

3.如权利要求1所述基于对称到达角信息的分布式无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，步骤1中，锚节点数目大于或等于2，且每个锚节点至少跟另一个锚节点进行通信以及进行到达角测量。

4.如权利要求1所述基于对称到达角信息的分布式无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，在步骤2中，传感器节点间进行无线通信的半径与到达角测量传感器的测量半径一致，传感器节点间的通信为双向通信，且传感器节点所形成的网络拓扑图具有刚性性质。

5.如权利要求1所述基于对称到达角信息的分布式无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，步骤2的具体步骤如下：

步骤2-1，所有传感器节点进行首次无线通信，获取各个传感器节点的邻居节点列表，每一传感器节点在本地坐标系下测得邻居节点的到达角，锚节点额外获取自身在全局坐标系下的全局位置坐标值；

步骤2-2，每个锚节点向各个邻居锚节点传输自身的全局位置坐标以及在本地坐标系下该邻居锚节点的到达角，并通过无线通信获取各个邻居锚节点的全局位置坐标值以及该邻居锚节点的本地坐标系下当前锚节点的到达角，从而计算出当前锚节点到达角测量传感器的偏角值，并将偏角值和全局位置坐标值传输给所有邻居节点；

步骤2-3，对于每一未知节点，向邻居节点发送自身所测得的邻居节点的到达角，计算未知节点与邻居节点之间连接边的归一化向量和节点间的偏角差值。