[发明专利]无线传感器网络未知传感器节点的定位方法

说明书

本发明涉及无线传感器网络定位技术，具体为无线传感器网络未知传感器节点的定位方法。解决现有基于测距的定位算法定位精度低及算法复杂的问题。本发明所述方法先利用节点间接收到的信号强度值转化为节点间距离值，通过公边比例定理原理，利用未知节点周围任意3个信标节点A、B、C，求出未知节点的四个可能的坐标，并对其进行判定，最终采用万有引力搜索算法（GSA）进行优化，确定未知节点坐标完成定位。本发明所述方法提高了算法的精度，降低了算法的复杂度，减少了节点的能量消耗，延长了节点的生命周期。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络定位技术，具体为无线传感器网络未知传感器节点的定位方法，主要用于获取无线传感器网络未知传感器节点的准确位置信息。

背景技术

近年来物联网技术不断取得新的成果，已经运用到国防军事、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、抗灾抢险等领域，作为物联网底层重要技术之一的无线传感器网络已经成为了研究热点。其中，通过定位算法获取准确的位置信息是无线传感器网络十分重要的一项内容。

定位算法分成基于非测距的定位算法(如，DV-HOP算法)和基于测距的定位算法。基于测距的定位算法的定位精度高于基于非测距的定位算法。与基于测距的定位算法相关的一些算法有，三边定位算法、三边质心定位算法、粒子群定位算法等。这些现有的算法要么定位精度较低(如，质心定位算法)，要么算法需要进行大量的迭代运算而过于复杂(如，粒子群定位算法)。

发明内容

本发明解决现有基于测距的定位算法定位精度低及算法复杂的问题，提供一种无线传感器网络未知传感器节点的定位方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：无线传感器网络未知传感器节点的定位方法，是由如下步骤实现的：

Z1：未知节点P接收周围信标节点的信号，并将接收到的信号强度值转化为未知节点和信标节点之间的距离值；这里转化采用的是公知的对数—常数无线信号传播模型。

Z2：设定该未知节点P接收到信号的信标节点数量为m，m≥3，以任3个位置不共线的信标节点为一组，一共k组；

Z3：从第一组信标节点一直到第k组信标节点依次计算未知节点P的坐标，一共得到k个坐标，分别表示为(x_P1,y_P1)，……(x_Pk,y_Pk)；选取其中第u组信标节点，u取值为1到k，将该组信标节点设定为A、B、C，计算出未知节点P的第u个坐标(x_Pu,y_Pu)，为上述k个坐标之一；3个信标节点A、B、C将整个平面划分成四个区域：

区域1：ΔABC区域；

区域2：∠BAC区域除去ΔABC区域剩余的区域及其对顶角区域；

区域3：∠ACB区域除去ΔABC区域剩余的区域及其对顶角区域；

区域4：∠ABC区域除去ΔABC区域剩余的区域及其对顶角区域；

Z4：采集第u组三个信标节点A、B、C的坐标A(x_A,y_A)，B(x_B,y_B)，C(x_C,y_C)；计算信标节点A到信标节点B之间的距离L_AB；计算信标节点B到信标节点C之间的距离L_BC；计算信标节点A到信标节点C之间的距离L_AC；根据步骤Z1所得到的未知节点P到信标节点A之间的距离记为L_PA，未知节点P到信标节点B之间的距离记为L_PB；未知节点P到信标节点C之间的距离L_PC；

Z5：判断未知节点P、信标节点A、信标节点B、信标节点C的相对位置：