[发明专利]一种无线传感器网络定位中的锚节点调度方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络定位中的锚节点调度方法，其特征在于，所述无线传感器网络包括：SDN控制器、锚节点和移动盲节点；该方法包括步骤：

(1)网络初始化：所述无线传感器网络在启用前，初始化网络中的所有锚节点为休眠状态；当网络开始启用时，网络中的各移动盲节点广播唤醒信息，唤醒自身通信范围内的锚节点；被唤醒的锚节点向SDN控制器发送自身的状态信息，状态信息包括对应锚节点当前时隙在网络中的地址、初始能量、剩余能量以及与移动盲节点i之间的距离；SDN控制器接收到锚节点的状态信息后，为已被唤醒的锚节点建立信息表，并将接收到的锚节点状态信息分别存储在对应信息表中；SDN控制器根据已经建立的信息表生成相应的定时器并下发给对应的锚节点

(2)对于无线传感网络中的任意一个待定位的移动盲节点i，在对移动盲节点i进行定位的过程中，锚节点的调度方法包括步骤：

(2-1)在每个新时隙开始时，移动盲节点i根据自身新位置重新广播唤醒信息给通信范围内的锚节点，收到唤醒信息的锚节点向SDN控制器发送自身的状态信息；当SDN控制器接收到锚节点j的状态信息时，执行以下步骤：

从接收到的状态信息中提取锚节点j的地址，检索已经建立的信息表，若信息表中已存储锚节点j的地址，则控制器将锚节点j的信息表中的剩余能量以及与移动盲节点i之间的距离信息更新为锚节点j最新状态信息中的对应信息；

若锚节点j的地址未被存储在已经建立的信息表中，则控制器为锚节点j建立一个信息表并下发定时器给锚节点j；

(2-2)当一个锚节点的定时器定时完毕，该锚节点发送请求信息至控制器，请求信息中携带锚节点当前时刻的状态信息；控制器计算该锚节点当前时刻与移动盲节点i的连接度，并将计算出的连接度与预先设立的阈值进行比较，如果小于阈值，则该锚节点继续保持工作状态；否则该锚节点进入休眠状态，同时，控制器将该锚节点信息表中的剩余能量以及与移动盲节点i之间的距离信息更新为该锚节点发送的请求信息中的相应信息；

(3)对所述无线传感器网络的所有移动盲节点分别执行步骤(2)，直至定位结束或者网络中的能量完全消耗。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络定位中的锚节点调度方法，其特征在于，所述锚节点的地址计算方式为：

根据锚节点在网络中的位置信息，采用传感器OpenFlow协议中的级联属性值编址方法进行编码得到。

3.根据权利要求2所述的一种无线传感器网络定位中的锚节点调度方法，其特征在于，所述定时器的计算方法包括步骤：

(3-1)定义一个CRLB值作为衡量一个锚节点对一个移动盲节点定位结果贡献情况的参量；CRLB值的计算表达式为：

式中，E表示取期望值；x_a表示节点坐标x的第a维坐标值，是x_a的估计值；是测量值在 x状态下的联合概率密度函数；表示F_x的逆矩阵中第a行第a列元素的值；

(3-2)构建参数为w_ij，用于衡量锚节点j对盲节点i定位精度的贡献值；w_ij的计算表达式为：

其中，S_i表示包含所有锚节点和盲节点i的布局情况集合，S_i\j表示将锚节点j从网络中去除后的布局情况集合，tr{}表示方阵的迹；

(3-3)根据CRLB值和w_ij计算锚节点j的计时器计算表达式为：

式中，α和β为两个相关系数，α+β＝1；e_j为锚节点j的剩余能量，e_m为锚节点j在初始时刻的最大能量，τ是在范围[0.9，1]内的一个随机变量，用与在各锚节点具有相同剩余能量的情况下区分各锚节点，t₀为限制调度时间。

4.根据权利要求3所述的一种无线传感器网络定位中的锚节点调度方法，其特征在于，所述计算一个锚节点当前时刻与一个移动盲节点之间的连接度的方法为：

(4-1)设盲节点i在时刻n可能的移动范围为以它在时刻(n-1)的位置为圆心、R_m为半径的圆内，将移动范围区域记为定义s表示区域内任一点与盲节点i的距离，则s取值范围为0≤s≤R_m，计算概率密度函数为

(4-2)定义表示时刻n区域内任一点与锚节点j相连的概率，的计算公式为：

(4-3)定义用户设定选取锚节点的个数为表示在时刻n移动盲节点i与个锚节点相连的事件，计算在时刻n移动盲节点i与个锚节点相连的事件发生的概率为：

为用户选取的与移动盲节点i连接的锚节点的个数

(4-4)计算移动盲节点i在时刻n的连接度为：