[發明專利]一種無線傳感器網絡定位方法

有效

• 申請號: 201410150169.5
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN104301996B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 王俊;張伏;李樹強;李輝;劉曉龍;孔德成
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

1.一種無線傳感器網絡定位方法，其特征在于，該網絡定位方法包括以下步驟：

1)選擇一個信標節點作為匯聚節點，計算各信標節點之間的測量距離并上傳至匯聚節點；

2)利用人工魚群定位算法計算各信標節點的位置以及定位誤差；

3)將信標節點間測量距離與相應定位誤差進行處理，構建定位專家決策表；該定位專家決策表是通過將信標節點定位過程中獲取的節點間測量距離與相應定位誤差采用K-means聚類方法進行離散化處理作為條件屬性和決策屬性構建而成，離散化后的專家知識表達為S＝(U,A,V,f)，式中S為無線傳感器網絡定位專家知識，U＝{x₁,x₂,…,x_n}為論域，對應信標節點定位對象集；A＝C∪D為屬性集合，C＝{c_k,k＝1,2,…,m}是條件屬性集，對應各信標節點至其他信標節點測量距離屬性集；D＝rzfmzf6是決策屬性集，對應信標節點定位誤差屬性值；V為全體屬性值域的集合；f為信息函數，即確定U中每一個對象在各個屬性下的取值;

4)利用粗糙集作為前置系統，對專家決策表中的內容進行約簡，得到屬性約簡集；

5)將約簡集中的信標節點的定位信息廣播發送給未知節點；

6)未知節點根據接收到約簡集中信標節點的定位信息通過人工魚群算法計算得到未知節點與相應信標節點之間的測量距離，從而確定各未知節點的估算位置，即得到該無線傳感器網絡中各節點的位置。

2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡定位方法，其特征在于，所述步驟1)中各信標節點之間的距離是通過接收信號強度值計算得到。

3.根據權利要求2所述的無線傳感器網絡定位方法，其特征在于，所述步驟2)中采用的人工魚群定位方法中的目標函數為：

其中y為目標函數值，表示人工魚當前狀態的食物濃度，x_i為第i條人工魚的狀態，維數為3，表示待定位信標節點所處的三維空間位置；n為信標節點總數，(x_i1,x_i2,x_i3)為待定位信標節點的估計坐標，即人工魚狀態x_i，(x_j,y_j,z_j)為信標節點的實際坐標，d_j為待定位信標節點和其他信標節點之間的測量距離。

4.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡定位方法，其特征在于，所述K-means聚類算法是以歐氏距離作為相異性測度，求對應某一初始簇中心向量最優分類，使得聚類準則函數E值最小，其中C_j表示劃分的類簇，x_i表示簇C_i中的數據點，c_i表示簇C_i的均值，k表示簇的類別數。

5.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡定位方法，其特征在于，所述步驟4)中對專家決策表中的內容進行約簡是通過采用Skowron差別矩陣和屬性選擇實現的，具體包括以下步驟：

A.求差別矩陣M_n×n，列出M_n×n＝(cij)_n×n的下三角矩陣，其中i,j＝1,2,…,n；

B.計算決策表的相對核CORE_D(C)，令B＝CORE_D(C)；

C.對任意c_ij，i,j＝1,2,…,n，如果則

D.對任意c_ij，i,j＝1,2,…,n，如果都有則轉到步驟F，否則轉到步驟E；

E.統計當前矩陣M_n×n中每個屬性出現的次數，選取出現次數最多的元素為a_m，令B＝B∪{a_m}，轉到步驟C；

F.輸出B即為所求約簡，其數學含義為決策屬性對條件屬性集合依賴性的最簡形式。