[發(fā)明專利]一種基于質(zhì)心定位改進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011137808.6 | 申請日： | 2020-10-22 |
| 公開（公告）號： | CN112462329B | 公開（公告）日： | 2022-07-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 萬新旺;李逸瑋;張海成;董帥;王鶴 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京郵電大學 |
| 主分類號： | G01S5/12 | 分類號： | G01S5/12;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： | 曹坤 |
| 地址： | 210003 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 質(zhì)心 定位 改進 無線 傳感器 網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點 算法 | ||
1.一種基于質(zhì)心定位改進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法，其特征在于，具體步驟包括如下：
步驟(1.1)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的初始化：通過信標節(jié)點向未知節(jié)點廣播消息；使用未知節(jié)點接收并記錄來自各信標節(jié)點的RSSI值；
步驟(1.2)、未知節(jié)點將其接收到的所有信標節(jié)點按照其接收到的RSSI值的大小進行排序，建立自身信標節(jié)點信息表，選擇RSSI值最大的3個信標節(jié)點A,B,C，構(gòu)成初步的定位三角形區(qū)域ABC；
步驟(1.3)、切割三角形區(qū)域ABC形成若干個子區(qū)域，構(gòu)建階次序列表；未知節(jié)點根據(jù)RSSI值確定自身的階次序列，搜索階次序列表，選擇相關(guān)度最高的子區(qū)域作為未知節(jié)點的定位區(qū)域1；
其中，所述階次序列表的構(gòu)建方式如下：
利用有效三角形的三條中垂線將三角形ABC進行分割，由參考點間連線的垂直平分線切割定位三角形區(qū)域為含點、邊和面3種類型的子區(qū)域，計算每個子區(qū)域的質(zhì)心到信標節(jié)點間的歐氏距離，對得到的距離值按照升序進行排列，并將排序值填入對應(yīng)信標節(jié)點的位置，從而得到唯一的一條階次序列，所有的階次序列構(gòu)成了定位空間的階次序列表；
步驟(1.4)、通過RSSI測距得到未知節(jié)點與3個信標節(jié)點間的距離，并分別以3個距離為半徑作圓，得到三圓的交點，連接交點得到一個體積小的三角形，將其作為未知節(jié)點的定位區(qū)域2；
步驟(1.5)、判斷得到的定位區(qū)域1與定位區(qū)域2是否相交，若相交，則取重疊區(qū)域質(zhì)心為未知節(jié)點的估計位置，否則取定位區(qū)域1的質(zhì)心與定位區(qū)域2的質(zhì)心的中點為估計位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于質(zhì)心定位改進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法，其特征在于，在步驟(1.1)中，所述未知節(jié)點接收到的廣播消息包括各信標節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的ID及自身坐標信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于質(zhì)心定位改進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法，其特征在于，在步驟(1.3)中，通過優(yōu)化質(zhì)心定位的定位區(qū)域1的計算過程包括：
(1.3.1)、通過中垂線劃分定位區(qū)域為含點、邊和面3種類型的子區(qū)域，計算每個子區(qū)域的質(zhì)心到信標節(jié)點間的歐氏距離,對得到的距離值按照升序進行排列從而得到唯一的一條階次序列，構(gòu)建階次序列表；
(1.3.2)、未知節(jié)點確定自身的階次序列后，通過統(tǒng)計學中的Kendall的Tau指標搜索階次序列表選擇相關(guān)度最高的子區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于質(zhì)心定位改進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法，其特征在于，在所述步驟(1.4)中，通過RSSI測距得到未知節(jié)點與3個信標節(jié)點間的距離，其如下式所述：
式中，d0為單位距離；d為信標節(jié)點到未知節(jié)點的距離，Pt為發(fā)射節(jié)點的發(fā)射功率，PL(d0)為經(jīng)過單位距離后的路徑損耗，n為信號衰減因子，Xσ表示均值為0，標準差為σ的高斯隨機數(shù)；
分別以3個距離為半徑作圓，其具體如下式所述：
式中，三個已知信標節(jié)點的坐標分別為A(xA,yA),B(xB,yB),C(xC,yC),未知節(jié)點坐標假設(shè)為(x,y),未知節(jié)點到各信標節(jié)點之間的距離分別為dA,dB,dC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于質(zhì)心定位改進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位算法，其特征在于，在所述步驟(1.5)中，判斷得到的定位區(qū)域1與定位區(qū)域2是否相交具體是引入對三個信標節(jié)點RSSI測距得到的三邊質(zhì)心定位區(qū)域2與定位區(qū)域1求重疊區(qū)域，通過縮小定位區(qū)域，提高其定位精度。
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