[发明专利]一种具有移动信标节点的无线传感网节点定位方法

摘要

一种具有移动信标节点的无线传感网节点定位方法，信标节点的辅助定位过程：1.1)程序初始化；1.2)将监控区域划分成大小一致的六边形网格，建立优化模型；1.3)获取自身位置并广播位置信息包；1.4)随机选择2个停留位置并移动到停留位置上广播位置信息包；1.5)更新未定位传感节点的估计位置信息表；1.6)选择下一个停留位置；1.7)移动到该停留位置获取自身位置并广播位置信息包；1.8)如果d₁≤d_th，返回1.5)，否则结束移动完成定位；传感节点的位置计算过程：未定位传感节点的位置坐标计算和已定位传感节点的位置信息包发送。本发明有效提高信标节点的停留位置个数和传感节点的平均定位锚点个数，降低平均节点定位误差。

主权项

1.一种具有移动信标节点的无线传感网节点定位方法，其特征在于：所述定位方法包括信标节点的辅助定位过程和传感节点的位置计算过程，所述信标节点的辅助定位过程如下：1.1)程序初始化：初始化传感节点的引力系数xw，信标节点的最大移动距离dth，当前移动距离d1＝0；1.2)将监控区域划分成多个六边形网格，选择邻居停留位置集合约束、不重复选择约束、非共线性约束和移动距离约束，建立节点定位误差最小的优化模型；1.3)通过北斗定位模块获取自身的经纬度，转化成地球位置坐标后，记录初始停留位置集合Py＝{p1}，并广播自身的位置信息包；1.4)执行2次以下操作：随机选择未停留过的邻居停留位置，更新位置集合Py，移动到该停留位置上，计算其移动距离并累加到当前移动距离d1，通过北斗定位模块获取自身位置坐标，广播其位置信息包；1.5)直接接收或通过已定位传感节点接收周围未定位传感节点的位置信息包，分析信息的有效性，并添加到未定位传感节点的估计位置信息表中；1.6)从当前停留位置的可选停留位置集合Ng中，删除已停留的位置和与最近2个停留位置在同一条直线上的位置，获得更新可选位置集合N′g，如果集合N′g是空集，则信标节点沿着所选路径逆向移动，直到找到不为空的集合N′g；根据估计位置信息表中传感节点位置，计算虚拟引力，计算所有虚拟力的合力与当前停留位置到集合N′g中每一个位置的夹角δ，选择使夹角最小的邻居停留位置作为下一个停留位置，更新位置集合Py；1.7)移动到该邻居停留位置上，计算其移动距离并累加到当前移动距离d1；通过北斗定位模块获取自身位置坐标，广播其位置信息包；如果接收到已定位传感节点的信息包，删除未定位传感节点的估计位置信息表中该传感节点信息；1.8)如果d1≤dth，则跳到步骤1.5)，否则结束移动，完成定位；所述传感节点的位置计算过程如下：2.1)程序初始化：将自身定义为未定位传感节点且通信范围内存在其他未定位传感节点，即Lflag＝0，Nflag＝0，其中Lflag表示传感节点是否完成定位的标志符，Nflag表示通信范围内是否存在未定位传感节点的标志符；2.2)判断Lflag是否为0，如果不是0，则跳到步骤2.5)；如果接收到位置信息包，则判断该信息包的来源，如果是邻居传感节点的位置信息包，则接收该信息包，获取传感节点ID、位置坐标、链路RSSI值信息，并分析信息有效性，如果有效，则将该信息添加到邻居传感节点的位置信息表中；如果是信标节点的位置信息包，则接收该信息包，获取信标节点ID、位置坐标、链路RSSI值信息，并分析信息有效性，如果有效，则将该信息添加到信标节点的位置信息表中；2.3)判断信标节点的位置信息表中不在同一条直线上的位置个数是否大于2，如果大于2个，则根据RSSI值计算到每一个位置的距离，采用极大似然估计算法计算自身的位置坐标标志为已定位传感节点，即Lflag＝1，并通知信标节点，返回步骤2.2)；2.4)如果信标节点的位置信息表中不在同一条直线上的位置个数小于2个，则从邻居传感节点的位置信息表中选择RSSI值较高且与信标节点位置信息表中不在同一条直线上的位置信息，获得3个以上不同位置信息，采用极大似然估计算法计算自身的位置坐标当信标节点出现在其通信范围内或者出现在其邻居已定位传感节点的通信范围内，则直接或通过该邻居传感节点发送给信标节点，跳到步骤2.2)；2.5)只接收信标节点的位置信息包，更新自身的位置；判断标志符Nflag是否为1，如果是0，则向未定位传感节点广播自身的位置信息包，接收未定位传感节点的反馈信息，否则跳到步骤2.2)；如果接收到未定位传感节点的反馈包，跳到步骤2.2)，否则Nflag＝1，跳到步骤2.2)。