[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的移動節點隊形變換方法及實現裝置

無效

• 申請號: 201310076427.5
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103220778A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 莊麗麗;丁明理;楊冬梅;李小兵;申倩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

1.一種基于無線傳感器網絡的移動節點隊形變換方法，其特征在于，

它首先將N個移動節點和M個信標節點組成無線網絡，N個移動節點形成一個移動節點編隊，N為大于或等于1的整數；M為大于或等于4的整數；在該移動節點編隊選定其中一個移動節點作為主節點，其它節點為該主節點的從節點；在該無線網絡中，每個移動節點能夠實時接收到來自至少4個信標節點的位置參考信號；

在第K時刻下，K的初始值為1；基于無線傳感器網絡的移動節點隊形變換方法的具體步驟為：

步驟一、每個移動節點通過信標節點對自身的位置坐標進行定位，主節點將自身的位置坐標在無線網絡內廣播；

步驟二、從節點接收主節點廣播的位置信息，根據步驟一獲得的自身的位置坐標計算出從節點與主節點之間的距離l及主節點與從節點行進方向的偏轉角從節點將獲得的距離l與偏轉角的信息廣播出去；

步驟三、采用協調器接收步驟一中主節點的廣播信息和步驟二中從節點的廣播信息后，將各個移動節點的位置信息、每個從節點與主節點之間的距離l及主節點與每個從節點行進方向的偏轉角發送給上位機；

步驟四、上位機根據接收到的每個從節點與主節點之間的距離l及主節點與每個從節點行進方向的偏轉角對該移動節點編隊進行位置跟蹤，并將K的值加1，并將第K+1時刻的隊形期望矩陣Sd通過在協調器在無線網絡內廣播；

所述隊形期望矩陣Sd包括期望距離l_d及期望角度

步驟五、移動節點編隊中的各節點接收上位機發送的隊形期望矩陣Sd，各從節點將第K時刻下的從節點與主節點之間的距離l與該期望矩陣Sd中的期望距離l_d進行比較；同時從節點將第K時刻下的主節點與每個從節點行進方向的偏轉角與期望角度進行比較；根據就近原則選取出該從節點的期望距離與期望偏轉角度；

步驟六、從節點采用雙閉環控制法，根據步驟五選取出的該從節點的期望距離與期望偏轉角度對自身的行進方向和速度進行調整，直至從節點達到期望的距離與偏轉角度后，調整至與主移動節點同步運動；

完成第K+1時刻下的移動節點隊形變換，返回步驟一，進行下一時刻的移動節點隊形變換。

2.根據權利要求1所述一種基于無線傳感器網絡的移動節點隊形變換方法，其特征在于，步驟一中每個移動節點通過信標節點對自身的位置坐標進行定位的具體步驟為：

步驟A、待定位的移動節點在無線網絡內廣播信標節點位置坐標的請求信號；

步驟B、信標節點接收到待定位的移動節點的請求廣播信號，計算出接收到的請求廣播信號的強度值RSSI，并將計算獲得的廣播信號的強度值RSSI和自身的位置信息發送給待定位的移動節點；

步驟C、待定位的移動節點接收到信標節點發送的信標節點的位置信息和廣播信號的強度值RSSI后，判斷收到的信標節點廣播信號的數量是否小于4個；如果判斷結果為是，則對實際接收的廣播信號強度值RSSI進行由大至小的排序，獲得廣播信號強度值RSSI的排序信息；如果判斷結果為否，則按由大至小方式挑選n個信標節點的廣播信號強度值RSSI，獲得廣播信號強度值RSSI的排序信息；n為大于或等于4的整數；

步驟D、采用核心控制器根據步驟C獲得的廣播信號強度值RSSI的信息，對待定位的移動節點進行搜索定位，確定移動節點的位置坐標，并將確定的位置坐標發送給待定位的移動節點，完成該移動節點的定位。

3.根據權利要求2所述的一種基于無線傳感器網絡的移動節點隊形變換方法，其特征在于，步驟B計算出接收到的請求廣播信號的強度值RSSI由公式：

RSSI=-(10·N·log₁₀D+A)

獲得的，式中，

N為傳播常量，表示信號傳輸過程中的路徑損失指數；

D表示移動節點與信標節點之間的距離；

A表示距離待定位節點1m時，接收到的信號強度值，單位是dBm。

4.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器網絡的移動節點隊形變換方法，其特征在于，步驟四所述的隊形期望矩陣Sd的具體形式：

式中，表示第m個從節點與主節點之間的偏轉角度，l_dm表示第m個從節點與主節點之間的相對距離。