[發明專利]一種無線傳感器網絡節點定位方法

有效

• 申請號: 201310288524.0
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103327609A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 鄭建穎;張紅梅;陶硯蘊;孫玉娥;黃艷;汪一鳴
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及無線傳感領域，尤其涉及一種基于幾何特征分析的無線傳感器網絡節點定位方法。

背景技術

隨著微機電系統、片上系統、無線通信和數字電子技術的發展，無線傳感器網絡作為一種新型的信息獲取和處理模式，有著低功耗、低成本、分布式和自組織的特點，具有巨大的應用前景。無線傳感器網絡是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，以協作地感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內被感知對象的信息，并最終把這些信息發送給網絡的所有者。

對于無線傳感器網絡來說，定位技術是其功能應用的關鍵部分，目前也是相關領域技術人員研究的熱點。在大多數的無線傳感器應用領域中，感知的數據只有在知道傳感器位置信息的情況下才是有意義的。同時，明確傳感器節點位置可以提高路由效率、為網絡提供命名空間、向部署方提供網絡的覆蓋質量、實現網絡的負載均衡以及網絡拓撲的自我配置等。

無線傳感網絡中的定位算法一般分為基于距離的定位算法和距離無關的定位算法。距離無關的定位算法一般是通過大致估計的單跳距離來進行定位，其定位精度并不高。相比距離無關的定位算法，基于距離的定位算法易于硬件實現，得到了廣泛的應用。在基于距離的定位算法的眾多測距技術中，RSSI(Received?Signal?Strength?Indication)測距技術的通信載荷和實現復雜度較低，目前被廣泛應用。然而在目前的定位技術中，普遍存在定位誤差大的難題，而且部分技術對傳感器節點復雜度要求較高，定位成本相對也高。

鑒于上述原因，急需一種無線傳感器網絡節點定位方法，在提高定位準確度的同時，又能降低定位復雜度和計算量。

發明內容

本發明提供一種無線傳感器網絡節點定位方法，包括以下步驟：

S1、網絡中每個錨節點分別廣播一個消息，未知節點偵聽所述錨節點的消息，并與鄰居未知節點交換自身已偵聽到的消息；

S2、將所述網絡中任意三個錨節點組成三角形，測試所述各三角形中是否包含未知節點，并標記包含未知節點的三角形；

S3、將所述網絡均分為若干個網格，且將每個網格賦初始值為0，若網格被所述包含未知節點的三角形部分覆蓋或全部覆蓋，則將所述網格對應值加1，否則減1；

S4、將各三角形重疊后獲取最大值的網格，并獲取所述最大值網格中各三角形重疊區域的質心，所述質心即未知節點位置。

優選的，測試所述各三角形中是否包含未知節點的方式為：利用RSSI無線信號強度信息計算節點間的距離，并獲取所述未知節點與三角形中任意兩個頂點組成的角度，獲取三個角度之和，若所述角度之和在（340°，380°）范圍內，則判定所述未知節點在所述三角形內部。

優選的，所述無線信號強度信息包括發射信號強度和接收信號強度。

優選的，所述錨節點廣播的消息包含所述錨節點標識號、位置、及信號強度。

優選的，在所述網絡的初始狀態，錨節點個數占所有節點個數之和的比例不低于10%。

優選的，所述網絡為各向同性網絡，且錨節點與未知節點的通信半徑相同。

優選的，錨節點在網絡中分布方式為隨機分布或規則分布。

與現有技術相比，本發明提供的無線傳感器網絡節點定位方法，是基于無線傳感器網絡中傳感器節點的信息交換僅發生在節點與其鄰居節點間，而網絡中節點通常無法移動這一特征。在本發明提供的定位方法中，判斷未知節點位置是否處于三角形內部時，只需通過節點自身信息判斷，無需與鄰居節點進行信息交換。故而對傳感器節點復雜度要求較低，定位成本較低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明較佳實施例提供的無線傳感器網絡節點定位方法流程圖；

圖2是本發明較佳實施例提供的傳感器網絡節點分布仿真示意圖；

圖3是本發明較佳實施例提供的錨節點數量與定位誤差關系的趨勢圖；

圖4是本發明較佳實施例提供的錨節點數量與定位誤差關系的分析示意圖；

圖5是本發明較佳實施例提供的錨節點均勻分布與隨機分布定位誤差曲線對比圖；

圖6是本發明較佳實施例提供的錨節點比例為20%～50%時的定位誤差曲線圖；