[发明专利]基于非等厚球壳的无线传感器网络三维节点定位方法

权利要求书

1.一种基于非等厚球壳的无线传感器网络三维节点定位方法，其特征是，它包括以下内容：

1)节点球壳厚度计算

所述节点球壳厚度计算法是依据目标节点接收到的锚节点发出的信号强度值，利用信号强度与距离的关系，计算出理想状态下目标节点与锚节点之间的距离，结合节点所处不同DOI对信号传输的影响，确定锚节点传输的内球壳半径与外球壳半径，用公式表示为：

R′＝R·10^(k·DOI),其中

k=0,DOI=0±3,DOI=0.001-0.005±4,DOI=0.006-0.01±5,DOI=0.011-0.015±6,DOI=0.016-0.02---(1)]]>

其中，R表示理想环境中信号传输半径，R′表示非理想环境中信号传输半径，k表示传输半径改变系数，DOI表示信号传输不规则性，传输半径改变系数k随DOI数值的变化而变化，k取正值对应传输半径为锚节点传输的外球壳半径，k取负值对应传输半径为锚节点传输的内球壳半径；

2)相交区域质心计算

所述相交区域质心计算法是依据锚节点内球壳与外球壳分别沿着x轴方向的上切面和下切面，沿着y方向的左切面和右切面，沿着z方向的前切面和后切面所围成的区域构成相交区域，并对相交区域求取质心，确定节点的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于非等厚球壳的无线传感器网络三维节点定位方法，其特征是，对于所述相交区域质心计算确定节点的三维坐标，即为确定节点x、y、z三个坐标轴的定位，针对每个锚球的内球壳和外球壳可以分别确定两个经过x轴的切面，将该锚球投影到yoz平面，分别为锚球外球壳的x上切面斜率和x下切面的斜率内球壳的x上切面斜率和x下切面的斜率切面斜率表示为：

kij11=tan(arctanziyi+arcsindij(1)yi2+zi2)kij12=tan(arctanziyi-arcsindij(1)yi2+zi2)kij13=tan(arctanziyi+arcsindij(2)yi2+zi2)kij14=tan(arctanziyi-arcsindij(2)yi2+zi2),i∈(1,N),j∈(1,4)---(2)]]>

其中，y_i，z_i是锚节点的y轴坐标和z轴坐标，d_ij(i∈(1,N),j∈(1,4))表示目标节点与四个锚节点之间的距离，为锚节点外球壳通信半径，为锚节点内球壳通信半径，相交区域沿着x方向的上切面和下切面表示为：

通过将相交锚球投影到zox平面，可以得到相交区域的沿着y方向的左切面与右切面：

其中，表示锚球的外球壳沿着y方向的左切面斜率，表示外球壳沿着y方向的的右切面的斜率，表示内球壳的沿着y方向的左切面斜率，表示内球壳沿着y方向的右切面的斜率；

通过将相交锚球投影到xoy平面，可以得到相交区域的沿着z方向的前平面与后切面：

其中，表示锚球外球壳沿着z方向的前切面斜率，表示外球壳沿着z方向的后切面的斜率，表示内球壳沿着z方向的前切面斜率，表示内球壳沿着z方向的后切面的斜率，对六个切面相交得到非等厚球壳相交区域，求取相交区域的质心坐标从而完成三维定位全过程。