[发明专利]一种基于质心定位改进的无线传感器网络节点定位算法

权利要求书

1.一种基于质心定位改进的无线传感器网络节点定位算法，其特征在于，具体步骤包括如下：

步骤(1.1)、无线传感器网络的初始化：通过信标节点向未知节点广播消息；使用未知节点接收并记录来自各信标节点的RSSI值；

步骤(1.2)、未知节点将其接收到的所有信标节点按照其接收到的RSSI值的大小进行排序，建立自身信标节点信息表，选择RSSI值最大的3个信标节点A,B,C，构成初步的定位三角形区域ABC；

步骤(1.3)、切割三角形区域ABC形成若干个子区域，构建阶次序列表；未知节点根据RSSI值确定自身的阶次序列，搜索阶次序列表，选择相关度最高的子区域作为未知节点的定位区域1；

其中，所述阶次序列表的构建方式如下：

利用有效三角形的三条中垂线将三角形ABC进行分割，由参考点间连线的垂直平分线切割定位三角形区域为含点、边和面3种类型的子区域，计算每个子区域的质心到信标节点间的欧氏距离，对得到的距离值按照升序进行排列，并将排序值填入对应信标节点的位置，从而得到唯一的一条阶次序列，所有的阶次序列构成了定位空间的阶次序列表；

步骤(1.4)、通过RSSI测距得到未知节点与3个信标节点间的距离，并分别以3个距离为半径作圆，得到三圆的交点，连接交点得到一个体积小的三角形，将其作为未知节点的定位区域2；

步骤(1.5)、判断得到的定位区域1与定位区域2是否相交，若相交，则取重叠区域质心为未知节点的估计位置，否则取定位区域1的质心与定位区域2的质心的中点为估计位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于质心定位改进的无线传感器网络节点定位算法，其特征在于，在步骤(1.1)中，所述未知节点接收到的广播消息包括各信标节点在网络中的ID及自身坐标信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于质心定位改进的无线传感器网络节点定位算法，其特征在于，在步骤(1.3)中，通过优化质心定位的定位区域1的计算过程包括：

(1.3.1)、通过中垂线划分定位区域为含点、边和面3种类型的子区域，计算每个子区域的质心到信标节点间的欧氏距离,对得到的距离值按照升序进行排列从而得到唯一的一条阶次序列，构建阶次序列表；

(1.3.2)、未知节点确定自身的阶次序列后，通过统计学中的Kendall的Tau指标搜索阶次序列表选择相关度最高的子区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于质心定位改进的无线传感器网络节点定位算法，其特征在于，在所述步骤(1.4)中，通过RSSI测距得到未知节点与3个信标节点间的距离，其如下式所述：

式中，d₀为单位距离；d为信标节点到未知节点的距离，P_t为发射节点的发射功率，P_L(d₀)为经过单位距离后的路径损耗，n为信号衰减因子，X_σ表示均值为0，标准差为σ的高斯随机数；

分别以3个距离为半径作圆，其具体如下式所述：

式中，三个已知信标节点的坐标分别为A(x_A,y_A),B(x_B,y_B),C(x_C,y_C),未知节点坐标假设为(x,y),未知节点到各信标节点之间的距离分别为d_A,d_B,d_C。

5.根据权利要求1所述的一种基于质心定位改进的无线传感器网络节点定位算法，其特征在于，在所述步骤(1.5)中，判断得到的定位区域1与定位区域2是否相交具体是引入对三个信标节点RSSI测距得到的三边质心定位区域2与定位区域1求重叠区域，通过缩小定位区域，提高其定位精度。