[發(fā)明專利]三維APIT無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310484798.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103533643B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林志貴;李琳;王璽;趙林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;H04W84/18;G01S5/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三維APIT定位算法。屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

定位就是確定事件發(fā)生的位置或采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)位置信息，這是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功能之一。位置信息是傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)中不可缺少的部分，沒(méi)有位置信息的監(jiān)測(cè)消息是毫無(wú)意義的。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)根據(jù)定位機(jī)制可以分為基于測(cè)距的定位算法和非測(cè)距的定位算法。基于測(cè)距的定位算法因?yàn)榇嬖谥罅康挠布_(kāi)銷，不被廣泛采用。非測(cè)距定位算法依靠網(wǎng)絡(luò)中少量的位置已知的錨節(jié)點(diǎn)，通過(guò)鄰居節(jié)點(diǎn)間有限的通信和某種定位機(jī)制估算網(wǎng)絡(luò)中所有未知節(jié)點(diǎn)的位置。開(kāi)銷較小，但是誤差較大。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位算法目前主要集中在二維定位算法，比較有效的三維定位算法較少，且大都是在現(xiàn)有的二維定位算法基礎(chǔ)上擴(kuò)展得到的；由于二維定位算法本身的缺陷，導(dǎo)致擴(kuò)展的三維定位算法誤差較大。另外一些三維定位算法是基于一些三維地圖的偽三維定位算法，開(kāi)銷較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針上述缺陷，將3D-DVHOP多跳機(jī)制引入APIT定位算法中，提出三維MHWC-APIT(The?Multi-Hop?and?Weighted?CentroidAPIT)定位算法。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案如下：

1.三維APIT算法的兩種誤判處理

通過(guò)加權(quán)方法計(jì)算錨球交集所圍成區(qū)域的質(zhì)心，代替三維APIT中的四面體測(cè)試。具體實(shí)現(xiàn)如下：

未知節(jié)點(diǎn)從鄰居錨節(jié)點(diǎn)中任意取出3個(gè)。分別以錨節(jié)點(diǎn)為圓心，通信半徑為半徑做球，形成3個(gè)錨球。求3個(gè)錨球交集的重心。其次，繼續(xù)選擇其他3個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，直到窮盡所有的組合。最終，以所有重心均值作為未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

在計(jì)算3個(gè)錨球交集區(qū)域的重心時(shí)，采用了將三維空間轉(zhuǎn)化為二維空間的方法。將3個(gè)錨球分別向XOY、YOZ、XOZ平面做投影，得到的圓半徑大小不變，因此，平面定位的結(jié)果能真實(shí)反映未知節(jié)點(diǎn)的空間位置情況。

在圖1中，A，B，C分別為三維空間中3個(gè)錨節(jié)點(diǎn)在XOY平面的投影，未知節(jié)點(diǎn)的投影N位于錨圓交點(diǎn)形成的區(qū)域中，其次就可以對(duì)錨圓交點(diǎn)形成的區(qū)域進(jìn)行加權(quán)質(zhì)心，得到未知節(jié)點(diǎn)在XOY平面中投影的坐標(biāo)。同理，可以求出在YOZ和XOZ平面內(nèi)投影的坐標(biāo)。具體計(jì)算如下：

首先在XOY平面內(nèi)，對(duì)錨圓交點(diǎn)形成的區(qū)域進(jìn)行加權(quán)質(zhì)心計(jì)算，XOY平面內(nèi)投影的坐標(biāo)如式1