[發明專利]一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法

有效

• 申請號: 201811556230.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109561384B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉春生;馬濤;馬春來;黃郡;束妮娜;張亮;王晨;常超;王懷習;單洪;焦均均
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/38;H04W64/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龔頤雯;馬東偉

本發明涉及一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法，屬于無線網絡技術領域，解決了現有無線傳感器網絡節點定位過度依賴節點間距離信息、且在復合噪聲條件下無法實現精確定位的問題。步驟如下：選取部分錨節點和部分未知節點，獲取選取的任一錨節點與選取的任一未知節點之間、選取的錨節點相互之間的相對距離信息，構造復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣，將其作為觀測矩陣，將復合噪聲作為噪聲矩陣，將各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣作為目標矩陣，根據目標矩陣疊加噪聲矩陣等于觀測矩陣的關系，求取目標矩陣；根據目標矩陣得到各未知節點的實際位置信息。實現了利用較少節點信息、在復合噪聲條件下的網絡節點精確定位。

技術領域

本發明涉及無線網絡技術領域，尤其涉及一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法。

背景技術

在無線傳感器網絡中，節點自身位置信息的獲取對各種應用至關重要。定位是獲取準確的節點位置信息的最基本的無線傳感器網絡技術之一，這是大多數無線傳感器網絡應用的前提。受限于節點能量、部署條件和經濟因素等，一般無線傳感器網絡只有少數錨節點通過裝載GPS等獲取自身位置，其他未知節點的位置信息則由定位算法計算得到。

現有的無線傳感器網絡定位算法可分為兩類：基于距離的定位算法和無距離的定位算法。基于距離的定位算法根據不同的測距方案，如無線信號強度指示器(RSSI)和到達時差(TDOA)，獲得歐氏距離或角度信息。相反地，無距離定位算法只使用未知節點和信標節點之間的連通信息。前者可實現較為精確的定位，但計算和通信開銷較大；后者定位精度較低，但計算開銷較小，適用于低功耗、低成本的應用領域。基于距離的定位算法的主要思想是，利用未知節點與錨節點之間的距離信息和錨節點的先驗物理坐標來進行未知坐標的無線傳感器網絡節點定位，提出了包括基于指紋、MDS、極大似然(maximum likelihood，ML)等定位方法。

上述方法在無噪聲干擾和數據缺失的情況下能夠對無線傳感器網絡節點進行較為有效的定位，但過度依賴節點間精確的距離信息，在復合噪聲條件下無法實現精確的無線傳感器網絡節點定位。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法，用以解決現有無線傳感器網絡節點定位方法需要過度依賴節點間的距離信息，在復合噪聲條件下無法實現精確的無線傳感器網絡節點定位。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法，包括如下步驟：

選取部分錨節點和部分未知節點，獲取選取的任一所述錨節點與選取的任一所述未知節點之間、選取的錨節點相互之間的相對距離信息，并根據所述相對距離信息構造復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣；

將所述復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣作為觀測矩陣，將復合噪聲作為噪聲矩陣，將各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣作為目標矩陣，根據目標矩陣疊加噪聲矩陣等于觀測矩陣的關系，求取所述目標矩陣；

根據由各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣構成的所述目標矩陣，得到無線傳感器網絡中各未知節點的實際位置信息。

本發明有益效果如下：本發明提供了一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法，利用部分節點的相對距離信息構造復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣，并將其作為觀測矩陣，將復合噪聲作為噪聲矩陣，將各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣作為目標矩陣，根據目標矩陣疊加噪聲矩陣等于觀測矩陣的關系，求取所述目標矩陣；并根據該目標矩陣，得到無線傳感器網絡中各未知節點的實際位置信息。該方法僅利用部分節點的相對距離信息即可獲得全部節點的位置信息，對節點間的距離信息依賴性較小，能夠實現復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點精確定位，提高了無線傳感器網絡節點定位的定位精度和定位效率。

在上述方案的基礎上，本發明還做了如下改進：