[發(fā)明專利]一種WSN中基于閾值優(yōu)選的加權(quán)質(zhì)心定位方法

在審

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• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104661304A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧燕;郭潔;李旭杰;靜大海;王嫻玨
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

1.一種WSN中基于閾值優(yōu)選的加權(quán)質(zhì)心定位方法，其特征在于，可分為信標節(jié)點組合的優(yōu)選和加權(quán)質(zhì)心定位計算兩部分；未知節(jié)點選取與自身距離最近的n個信標節(jié)點，每三個信標節(jié)點構(gòu)成一個組合，判斷組合是否滿足條件，滿足條件的信標節(jié)點用于加權(quán)質(zhì)心計算；將交疊區(qū)域分為4個部分，每部分面積與總面積的比值作為權(quán)值，將每部分的質(zhì)心進行加權(quán)計算得到未知節(jié)點的坐標。

2.如權(quán)利要求1所述的WSN中基于閾值優(yōu)選的加權(quán)質(zhì)心定位方法，其特征在于，信標節(jié)點組合的優(yōu)選中：

首先判斷信標節(jié)點組合中每兩個節(jié)點的距離是否大于距離閾值，設(shè)閾值為σ；設(shè)定σ的大小與節(jié)點的通信半徑R₀成正比，在此定義容忍系數(shù)P，σ＝P×R₀，設(shè)定P的取值在0～0.2之間；如果每兩個節(jié)點間的距離都大于閾值σ，就進入下一步篩選；

其次，判斷未知節(jié)點是否在信標節(jié)點組成的特定區(qū)域內(nèi)，如果未知節(jié)點在上述區(qū)域內(nèi)就將信標節(jié)點組合用于后續(xù)定位計算；設(shè)信標節(jié)點組成三角形邊長的均值為L_avg，分別以信標節(jié)點為圓心，以L_avg為半徑作圓，三個圓構(gòu)成交疊區(qū)域；若未知節(jié)點在此交疊區(qū)域內(nèi)，則認為此信標節(jié)點組合滿足定位條件；

設(shè)信標節(jié)點A，B，C，組成的三角形ΔABC邊長分別為L_AB，L_AC，L_BC，計算ΔABC三邊長的均值L_avg，即

Lavg=LAB+LAC+LBC3---(4)]]>

然后分別以A，B，C為圓心以L_avg為半徑作圓，得到交疊區(qū)域，若未知節(jié)點U處于該交疊區(qū)域就認為是符合條件，此時節(jié)點U與ΔABC各頂點的距離均小于L_avg；

如果不滿足條件，則丟棄此信標節(jié)點組合；比如信標節(jié)點間的距離小于σ，或未知節(jié)點U不在三個圓重疊的部分。

3.如權(quán)利要求1所述的WSN中基于閾值優(yōu)選的加權(quán)質(zhì)心定位方法，其特征在于，對每個信標節(jié)點組合，采用加權(quán)質(zhì)心定位算法，主要分為三個部分：計算ΔDEF(區(qū)域1)和三個拱形(拱形DGF、拱形DHE和拱形EIF)的質(zhì)心；計算各區(qū)域的權(quán)值；對各區(qū)域質(zhì)心加權(quán)；

各區(qū)域質(zhì)心計算

拱形區(qū)域的質(zhì)心計算，以拱形DGF為例，以ΔDGF的質(zhì)心來代替；先求得三角形各頂點坐標，然后分別計算質(zhì)心；

設(shè)點G的坐標為(x_G,y_G)，由于點G在以B為圓心，以dis_B′為半徑的圓上；并且點G在DF連線的垂直平分線上，即G與D的距離等于D與F的距離；G又在以A為圓心，以dis_A′為半徑的圓內(nèi)部，由此可得到(6)式，即可求得G點的坐標(x_G,y_G)；

(xG-xB)2+(yG-yB)2=disB′(xG-xD)2+(yG-yD)2=(xG-xF)2+(yG-yF)2(xG-xA)2+(yG-yA)2≤disA′---(6)]]>

同理，可求得點H和點I的坐標為(x_H,y_H)和(x_I,y_I)；

有了三角形各點坐標即可求得其質(zhì)心，設(shè)ΔDEF、拱形DGF、拱形DHE、拱形EIF的質(zhì)心分別表示為(x_i,y_i)，(i＝1,2…4)，(x_ij,y_ij),(i＝1,2…4,j＝1,2,3)分別為各區(qū)域中三個頂點坐標，由質(zhì)心的計算方法可得：

(xi,yi)=(xi1+xi2+xi33,yi1+yi2+yi33),i=1,2...4---(7)]]>

各區(qū)域權(quán)值計算

各區(qū)域的權(quán)值為該區(qū)域面積占整個交疊區(qū)域面積的比例；ΔDEF的面積S₁可以利用海倫公式求得：

S1=P(P-LDE)(P-LDF)(P-LEF)---(8)]]>

其中P=LDE+LDF+LEF2]]>

以拱形DGF為例，設(shè)拱形DGF的面積為S₂，可以利用扇形BDGF的面積減去ΔBDF的面積求得，

S2=SBDGF-SBDF=2arcsin(LDF2)πdisB′2-P(P-LBD)(P-LBF)(P-LDF)---(9)]]>

同理可求得拱形DHE的面積S₃和拱形EIF的面積S₄。

各區(qū)域加權(quán)系數(shù)為：

Ki=SiStotal,i=1,2...4---(10)]]>

其中Stotal=Σi=14Si]]>

加權(quán)求坐標

利用各區(qū)域加權(quán)值，可得到本組合對未知節(jié)點U的估測坐標Pos_U，

PosU=(x,y)=(Σi-14Kixi,Σi-=14Kiyi)---(11).]]>