[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

本發明公開了一種用于霧計算環境的無線傳感器網絡定位方法，本方法采用了一種改進后的RSSI測距模型來估計節點間距離，即在傳統RSSI測距模型的基礎上加入了一個高斯變量，使得計算結果與實際測距結果更加吻合。同時，根據霧傳感器節點和錨節點信息對普通節點進行搜索定位，基于不同節點的位置權重因子提出了一種新的加權搜索方法，并針對特殊節點給出了相應的處理方案，從而提高定位速度和精度。本方法研究了錨點數目對三種算法定位誤差的影響。所有錨節點都是隨機生成的，錨節點數從10增加到60，隨著錨節點數的增加，這三種方法的定位性能逐漸得到提高，且本方法的定位性能最佳。

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡定位方法，特別是用于霧計算環境的無線傳感器網絡場景。本方法采用了基于接收信號強度的距離模型來估計節點間距離，并提出了一種基于權重因子的無線傳感器網絡定位方法。

背景技術

隨著通信網絡和物聯網技術的蓬勃發展，云計算以其強大的計算和存儲能力成為一種相當流行的模式并得到了廣泛的發展和應用。但是，由于終端設備的爆發式增長和云服務商與終端設備存在較大的物理距離，云計算作為一種集中計算模型，在遠離終端設備的地方進行海量數據的處理和分析，這意味著大部分數據和請求都需要傳輸到集中云。在未來物聯網的應用場景中，云計算體系結構暴露了高延遲、網絡資源不足、不支持高移動性、系統可靠性差等缺陷。此外，一些決策行為可以在本地執行，而不必傳輸到云端。物聯網應用與大量傳感器、執行器和智能設備相連。通常，執行器只對該區域中的設備做出響應，如果所有數據都傳輸到云數據中心，這個過程不僅造成帶寬資源的浪費，而且將會造成網絡擁塞。工業物聯網、智慧醫療、車聯網等領域的不斷發展，給當前通信領域帶來了急需解決的挑戰。

為了解決這些問題，思科公司提出了霧計算的概念，即在云層和終端設備層之間引入一個帶有計算資源的霧層，從而實現連接幾十億個終端設備。霧計算范式是由大量的分布式設備構成，這些設備共同完成了邊緣網絡的計算和存儲任務。相比于云層，霧層更加靠近終端設備、擁有稠密的地理分布信息、低延遲、支持高移動性、具備更好的位置感知能力，同時終端設備、接入設備、智能交換機等都可以被部署為霧設備。

物聯網的另一個基礎技術是無線傳感器網絡技術，它主要使用智能傳感器進行通信和監控。由于無線傳感器網絡的普遍性和易部署性，其廣泛應用引起了人們的關注。大多數物聯網應用都需要位置感知、移動性支持和感知計算能力，這些需求可以通過改進無線傳感器網絡定位技術來支撐。具體來說，無線傳感器網絡中的定位技術被視為新興應用的關鍵技術，包括網絡物理系統、環境監測、智能家居、車聯網。

發明內容

本發明的目的在于提供一種霧計算環境下的無線傳感器定位方法。本方法采用了一種改進后的RSSI測距模型來估計節點間距離，即在傳統RSSI測距模型的基礎上加入了一個高斯變量，使得計算結果與實際測距結果更加吻合。同時，根據霧傳感器節點和錨節點信息對普通節點進行搜索定位，基于不同節點的位置權重因子提出了一種新的加權搜索方法，并針對特殊節點給出了相應的處理方案，從而提高定位速度和精度。

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案：

一種用于霧計算環境的無線傳感器網絡定位方法，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