[發(fā)明專利]一種基于網(wǎng)格的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)模糊定位方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210079800.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102612139A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐良瑞;宮月;孫毅;祁兵;樊冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于網(wǎng)格的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)模糊定位方法。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)，在受到廣泛關(guān)注的同時(shí)，已經(jīng)潛移默化的滲透進(jìn)社會(huì)生活和工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家提出了建設(shè)智能電網(wǎng)的宏觀構(gòu)想，甚至納入了國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入智能電網(wǎng)，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，將是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)監(jiān)控中，起著“末梢神經(jīng)”的作用，構(gòu)成了電力系統(tǒng)監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集(Supervisory?Control?And?Data?Acquisition，SCADA)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為“五遙”(遙測(cè)、遙信、遙控、遙視、遙調(diào))的實(shí)現(xiàn)提供了重要保障，提高了電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制與靈活調(diào)度能力。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，回傳采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，確定數(shù)據(jù)的采集位置也是必不可少的，因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分，其節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的研究成為了必要。

近年來(lái)，節(jié)點(diǎn)自身定位技術(shù)已成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)技術(shù)之一，很多研究者們一直致力于這一領(lǐng)域的研究，并取得了很大的進(jìn)展。傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法大體分為基于測(cè)距(range-based)的定位算法和基于非測(cè)距(range-free)的定位算法兩大類。前者需要通過(guò)實(shí)際測(cè)量，獲得節(jié)點(diǎn)間距離(角度)信息，再使用三邊或多邊定位法，來(lái)計(jì)算未定位節(jié)點(diǎn)(空間位置信息未知的節(jié)點(diǎn))的位置；后者無(wú)需實(shí)際測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離或角度，僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連通性等信息實(shí)現(xiàn)待定位節(jié)點(diǎn)的位置。

實(shí)際應(yīng)用中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力、通信能力和感知能力有限的特點(diǎn)。由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化以及人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際環(huán)境的認(rèn)知有限，網(wǎng)絡(luò)模型和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值的選擇會(huì)與實(shí)際情況存在一定偏差，導(dǎo)致信息獲取的不完整，從而影響傳感器節(jié)點(diǎn)的自身定位。利用傳統(tǒng)幾何和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)解決傳感器網(wǎng)絡(luò)中的具有模糊信息的定位問(wèn)題存在很大的局限性。因此本方法將模糊理論引入到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題中，并利用D-S證據(jù)理論和聚類方法來(lái)提高定位性能。

由東北大學(xué)朱劍等人提出的基于模糊識(shí)別的定位模型(Fuzzy?Triangle?Location?Model，F(xiàn)TLM)是現(xiàn)有將模糊理論和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題結(jié)合較好的一種定位模型。在FTLM中，定位空間被一些樣本點(diǎn)劃分為若干個(gè)相同的小區(qū)域，通過(guò)計(jì)算待定位節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)向量與各個(gè)樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)向量的貼近度確定待定位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。該定位模型在計(jì)算復(fù)雜度和定位精度之間較好地做了折中考慮，但當(dāng)待定位節(jié)點(diǎn)不在網(wǎng)格內(nèi)時(shí)，該方法的定位精度將大大下降。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述背景技術(shù)中提到現(xiàn)有無(wú)線傳感器定位不完善等不足，本發(fā)明提出了一種基于網(wǎng)格的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)模糊定位方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于網(wǎng)格的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)模糊定位方法，其特征是該方法包括以下步驟：

步驟1：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化，錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送包含自身標(biāo)識(shí)、節(jié)點(diǎn)ID和坐標(biāo)位置的信息，待定位節(jié)點(diǎn)接收信息，建立鄰居錨節(jié)點(diǎn)鏈表；

步驟2：將傳感器網(wǎng)絡(luò)所在區(qū)域等分成指定個(gè)網(wǎng)格；

步驟3：利用鄰居錨節(jié)點(diǎn)鏈表，用指定方法計(jì)算待定位節(jié)點(diǎn)對(duì)每個(gè)網(wǎng)格的隸屬度，并按隸屬度的大小降序排列；

步驟4：以網(wǎng)格的頂點(diǎn)作為定位輔助點(diǎn)，計(jì)算包含定位輔助點(diǎn)的所有網(wǎng)格的排序號(hào)的平均值，并按升序排列，構(gòu)成序列{Q_Y}；

步驟5：從{Q_Y}中選取前第一指定項(xiàng)，將該第一指定項(xiàng)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格的定位輔助點(diǎn)的質(zhì)心作為待定位節(jié)點(diǎn)的粗略估計(jì)坐標(biāo)；

步驟6：以粗略估計(jì)坐標(biāo)作為初始聚類中心，對(duì){Q_Y}中前第二指定項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的定位輔助點(diǎn)進(jìn)行聚類，結(jié)果即為待定位節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

所述指定方法為網(wǎng)格模糊定位方法。

所述聚類的過(guò)程為：

步驟6.1：以粗略估計(jì)坐標(biāo)作為初始聚類中心，取{Q_Y}中前設(shè)定項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的定位輔助點(diǎn)作為備選點(diǎn)；

步驟6.2：取備選點(diǎn)中距聚類中心最近的設(shè)定個(gè)點(diǎn)，將這設(shè)定個(gè)點(diǎn)的質(zhì)心作為聚類中心；

步驟6.3：判斷初始聚類中心是否與聚類中心一致，若不一致，以聚類中心作為初始聚類中心，返回步驟6.2，若一致，則聚類中心即為待定位節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。