[发明专利]基于可靠信标节点的DV-HOP改进的无线传感器网络定位方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络定位方法，其特征在于，包含以下过程：

步骤S1：对无线传感器网络进行初始化，得到每个节点各自的跳数最小信息组；无线传感器网络的节点，包含位置信息已知的信标节点，和待定位的未知节点；每个节点作为其他信标节点通信范围内的接收节点时，该接收节点对应的跳数最小信息组，包含其他信标节点到该接收节点的最小跳数；

步骤S2：设定最大跳数阈值；限制未知节点的最大跳数，选择未知节点附近跳数符合所述最大跳数阈值的信标节点，形成候选的信标节点集；

步骤S3：选择可靠的信标节点组：以未知节点为圆心，节点通信半径为半径作圆，以基于候选的信标节点集形成k个同心的虚拟圆环，使相同跳数的信标节点位于同一圆环内；利用三个信标节点组成的三角形越近似正三角形定位误差越小的原理和余弦定理，从候选的信标节点集中选出m组每组三个信标节点；

步骤S4：在m组信标节点中选出最接近正三角形的一组信标节点作为可靠信标节点，用于后续对未知节点的定位；

步骤S5：三个可靠信标节点计算各自平均每跳距离，估算未知节点与三个可靠信标节点的距离；

步骤S6：距离的修正：未知节点在三个可靠信标节点形成的三角形外部时，通过三角形面积的计算对步骤S5得出的距离进行修正；

步骤S7：未知节点的定位：列出距离方程组，计算出未知节点的位置；其中，步骤S3进一步包含以下过程：

步骤S31：以未知节点为圆心，节点通信半径为半径作圆，得到k个虚拟圆环，使得相同跳数的信标节点都位于同一圆环内；

步骤S32：在第一环中选择两个信标节点，记为A,B；AB间的距离记为l₁，在第二环中选择一个信标节点记为C，AC、BC之间的距离分别记为l₂,l₃，利用余弦定理

计算出cosθ的值：

当则沿着虚拟圆环的顺时针方向选择离信标节点C最近的信标节点C’，记录下A,C,C’三点的信息；

当则沿着虚拟圆环的逆时针方向选择离信标节点C最近的信标节点C’，记录下A,C,C’三点的信息；

当ω是足够小的给定数值，则将信标节点C的通信半径更改为l₂，以l₂为半径、信标节点C为圆心做圆：AB的延长线与该圆的交点处有信标节点时，将其作为第三个信标节点D；或者，AB的延长线与该圆的交点处无信标节点时，将距离交点最近的信标节点作为第三个信标节点D；记录下A,C,D三点的信息；

步骤S33：在第三环中选择一个信标节点重复S32中的步骤，直到k跳中的节点都选择完毕，得到m组、每组三个信标节点。

2.如权利要求1所述无线传感器网络定位方法，其特征在于，

步骤S1进一步包含以下过程：

步骤S11：无线传感器网路区域中的信标节点根据距离矢量交换协议，通过泛洪的方式传播包含自身坐标位置、节点标识ID号、从信标节点开始传播到接收节点的跳数的数据；跳数的初始值为0；

步骤S12：通信范围内的节点作为接收节点，收到信标节点广播的数据时，该接收节点对数据中存储的跳数自动加1，并将更新后的数据转发出去；各接收节点比较所收到的数据的跳数，对跳数最小信息组进行存储更新。

3.如权利要求1所述无线传感器网络定位方法，其特征在于，

步骤S2进一步包含以下过程：

步骤S21：计算最小需要满足的跳数：无线传感器网络中的节点分布近似服从泊松分布，节点的概率密度函数为

其中N为传感器节点数，S为监测区域的面积；

平均信标节点个数λπ(nr)²≥3，得到最小跳数

步骤S22：计算无线传感器网络中存在的最大跳数：

其中D为区域的直径，r为节点通信半径；

步骤S23：取以未知节点的k跳邻居信标节点形成候选节点集。