[發明專利]一種首領智能選擇機制的無線傳感器網絡節點三維定位器

在審

• 申請號: 201210053408.6
• 申請日: 2012-03-04
• 公開（公告）號: CN103298104A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 董恩清;王佳仁;劉偉;喬富龍;鄒宗駿;崔文韜
• 申請（專利權）人: 山東大學威海分校;董恩清
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種首領智能選擇機制的無線傳感器網絡節點三維定位器，其特征在于：根據生物啟發式思想，提出了首領智能選擇定位優化算法；該優化算法通過設計簡單的動物群體首領選擇模型，由首領搜索者獲得一個首領候選群體，并對每個候選首領的能力進行評價選出最優個體作為首領，表示優化問題的全局最優解；為了加速首領智能選擇算法后期首領的競選與進化速度，利用錨節點坐標和測距信息由最小二乘算法求得一個初始坐標作為首領智能選擇算法的初始首領；通過定義一個充分考慮了測距因子的三維節點定位目標函數，將無線傳感器網絡節點的三維定位問題抽象為非線性無約束優化問題，再利用提出的首領智能選擇優化算法求解該非線性無約束優化問題，所求得的解就是WSN節點三維坐標的估計值。

2.根據權利要求1所述的首領智能三維定位器，其特征在于：根據接收信號強度測距中實際信道模型的形式，考慮測距與測距誤差的關系獲得了測距影響因子這一參數，對目標函數進行測距倒數加權，并通過測距影響因子突出測距誤差較小的測量距離在目標函數中的作用；考慮信道模型中的實際噪聲形式，本發明基于首領智能選擇優化的三維節點智能定位器恰好能夠解決測距誤差對定位誤差的影響，提高節點的定位精度和算法的收斂速度。

3.根據權利要求1或2所述的三維智能定位器，其特征在于：具體經過以下步驟：

步驟1：尋找可定位的未知節點

步驟2：通過無線信道模型估計未知節點與錨節點之間的距離；

步驟3：將節點定位估計問題轉換為無約束優化問題；

即求下面目標函數的極小值；

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步驟4：初始化

設定參數的初始值，并利用鄰居錨節點坐標和測距信息通過最小二乘法獲得一個最小二乘解作為LIS算法的初始首領，并通過我們設計的如下初始候選首領機制模型獲得初始候選首領

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其中，表示初始候選首領；表示最小二乘算法獲得的初始首領；表示均值為零，方差為的正態分布，的取值與整個WSN中錨節點的數目有關，可通過我們設計的下式獲得

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其中，表示錨節點的數目；為初始候選影響因子，一般取0~0.4之間的一個實數；

進入步驟(6)；

步驟5：產生新的候選首領

根據上一步獲得的搜索者按照下式產生新的候選首領

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其中，表示上一步獲得的搜索者；表示均值為零，方差為的正態分布，的取值由下式定義

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其中，為通過步驟(1)獲得的初始方差；為當前迭代次數；為最大迭代次數；為候選影響因子，一般取4~9之間的一個整數；

步驟6：選取新首領

通過發明中定義的目標函數評價每個候選者的能力，選取本次候選首領中的最優者與上一代的首領進行比較，并將其優者儲存記憶為本代的新首領；

步驟7：取搜索者

候選首領中優于上一代首領的個數多于一個時，將所有優于上一代首領的候選首領的算術平均值作為下一代候選首領的搜索者，否則，將新首領作為下一代候選首領的搜索者；

步驟8：若達到最大迭代次數或新首領與上一代首領的均方差小于0.001時，停止迭代，最終獲得的首領就是未知節點坐標的最優解；否則進入步驟(5)。