[發明專利]一種用于霧計算環境的無線傳感器網絡定位方法有效

申請號：	201910161935.0	申請日：	2019-03-05
公開（公告）號：	CN109884587B	公開（公告）日：	2020-11-27
發明（設計）人：	孫恩昌;陳軼超;司鵬搏;張延華	申請（專利權）人：	北京工業大學
主分類號：	G01S5/08	分類號：	G01S5/08
代理公司：	北京思海天達知識產權代理有限公司 11203	代理人：	沈波
地址：	100124 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于計算環境無線傳感器網絡定位方法
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【權利要求書】：

1.一種用于霧計算環境的無線傳感器網絡定位方法，其特征在于：該方法包括以下步驟，

步驟1、設計基于霧計算的無線傳感器網絡通信架構

基于霧計算的無線傳感器網絡架構由云層、霧層和霧傳感器層組成；云層負責接收來自霧層的業務請求，部署了豐富的計算資源，中間的霧層由大量帶有霧服務器的基站組成，而底部的霧傳感器層則包含了多個傳感器節點和相應的霧接入點；傳感器節點分為霧傳感器節點、錨節點和普通節點；

步驟2、建立改進的RSSI測距模型

在通信范圍內，最常用的路徑損耗模型對數-常態分布模型，其統計模型為：其中，d是發送節點和接收節點之間的測量距離，d₀為發送節點和接收節點之間的參考距離，P_r,dB(d₀)是在距離發送節點d₀處的路徑損耗，X_σ是均值為0、方差為σ的高斯隨機分布變量；n_p是取決于傳輸介質的路徑損耗指數，RSSI測距模型與實際數據不吻合的原因主要在于路徑損耗常數n_p為固定常數，而在實際的測距過程中n_p應該是變化的，因此改進的測距模型中n_p為期望為3，方差為的高斯隨機變量；

步驟3、基于權重因子的無線傳感器網絡搜索定位

步驟3.1、定位模型

基于測距的無線傳感器網絡定位問題的數學模型為：其中，E_i是節點i的鄰居節點集合，且與節點i的距離小于最大通信距離R，和分別為節點i和節點j的估計坐標，e_i,j為節點i與節點j之間的測量距離；

步驟3.2、搜索目標函數

估計距離通過獲得，其中，以節點i為圓心做圓，將此圓等分為M份，表示圓上等分點的估計坐標，而表示迭代u次算法后獲得的估計坐標；ψ(j)為節點位置信息權重系數，霧傳感器節點、錨節點、已定位的普通節點和未定位的普通節點帶有不同的權重系數；通過尋找最小估計距離來確定目標節點在當前迭代過程中的估計坐標，

步驟4、針對特殊節點的定位

針對在搜索定位過程中的兩類特殊節點，給出了相應方案；

(1)目標定位節點與其已知鄰居節點共線；如果節點i與其鄰居節點共線，那么在迭代過程中將會出現兩個最優解；此時，目標節點的估計坐標通過如下定義獲得

式中，N₁和N₂為節點i的鄰居節點，P為迭代過程中的任意解，P₃為當前回合的最佳估計位置；

(2)目標定位節點只有1個鄰居節點；在此情況下，使用其鄰居節點的位置作為當前回合目標節點的估計位置，并將其帶入下一輪迭代過程，通過多次迭代來修正誤差。

2.根據權利要求1所述的一種用于霧計算環境的無線傳感器網絡定位方法，其特征在于：在一個大規模通信網絡中，某個霧接入點的通信覆蓋范圍R內存在傳感器節點集合N，其中包括n個普通節點，m個錨節點，k個霧傳感器節點；而其中具有位置信息的節點集合N^L由霧傳感器節點集合N^F、錨節點集合N^A和被定位過的普通節點結合N^P組成，即N^L＝N^P∪N^A∪N^F；因此，傳感器節點集合N由有位置信息的節點集合N^L和未被定位過的普通節點集合N^O組成，即N＝N^L∪N^O。