[發明專利]一種基于多傳感網絡的水上搜救定位方法

有效

• 申請號: 201810188711.4
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108521626B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張瀟月;丁福光;王元慧;王成龍;劉向波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W16/18;H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于多傳感網絡的水上搜救定位方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟一 傳感器節點位置的獲?。?/p>

傳感器節點根據其搭載平臺的特點，選取通過GPS方式實時獲取其自身定位的位置坐標，并通過無線通信方式與其他節點交換位置信息；

步驟二 建立傳感器節點受力模型；

將傳感器節點抽象成勢力場中的粒子，某個傳感器節點對周圍傳感器節點有力的作用，根據距離的大小區別為引力和斥力；當兩個傳感器節點的距離小于距離閾值時，兩者之間存在斥力，兩者之間距離增大；當兩個傳感器節點的距離大于距離閾值時，兩者之間則表現為引力，二者之間的距離縮短；

傳感器節點間的受力關系F_ij：

式中，w_A表示引力系數；w_R表示斥力系數；d_ij表示節點之間的歐式距離；d_th表示距離閥值；a_ij是傳感器節點的方位角；R_c表示節點的通信半徑；

若F_ij為斥力，則

F_xij＝|F_ij|(x_i-x_j)/d_ij

F_yij＝|F_ij|(y_i-y_j)/d_ij

若F_ij為引力，則

F_xij＝|F_ij|(x_j-x_i)/d_ij

F_yij＝|F_ij|(y_j-y_i)/d_ij

兩個傳感器節點之間的受力關系，F_ij為：

F_ij＝F_xij+F_yij

水平方向的虛擬力和為：

F_x＝∑F_xij

豎直方向的虛擬力和為：

F_y＝∑F_yij

水平方向與豎直方向合力的大小為：

式中若F_xij，F_yij為負數，表明水平方向的分力向左，豎直方向的分力向下；

根據以上分析得到無線傳感器節點的受力詳細情況，根據傳感器節點的受力情況決定傳感器節點受到虛擬力時移動的方向和距離：

式中，(x_i y_i)為傳感器節點初始的位置；(x_i',y_i')為移動后的位置；F_th為虛擬力分力的閾值，當受到的虛擬力的分力小于該值時，在該分力方向上傳感器節點不移動；step為傳感器節點移動的最大距離；

步驟三 基于改進虛擬力算法的多傳感器網絡區域覆蓋；

改進虛擬力算法：

為減少虛擬力算法迭代次數，在傳感器節點的受力模型上添加與距離相關的系數；節點在距離較近時，虛擬力足夠大，使其快速擴散；節點間距離趨于距離閾值r_s時，虛擬力足夠小，使節點易于達到平衡；改進的節點間的虛擬力方程為：

式中，d(s_i,s_j)是節點i與節點j之間的歐幾里德距離；U₁為處于節點i通信范圍內的節點的集合；

步驟四 定位未知位置目標；

光電成像搜索系統利用灰度及溫度的差異來搜索確定搜尋目標；確定目標后，已知自身位置坐標的傳感器節點，通過三邊定位算法，對未知位置目標進行定位；

目標位置根據以下方程求解：

式中，(x,y)為目標位置坐標；(x₁,y₂)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)分別為三個已知節點的坐標；d₁、d₂、d₃分別為目標與三個節點間的距離。