[发明专利]基于超宽带的无线传感器网络节点定位方法

权利要求书

1.一种基于超宽带的无线传感器网络节点定位方法，利用超宽带作为传感器节点的底层无线通信介质，在无线传感节点与邻节点进行通信时，通过正常的数据包收发测得节点对之间的无线信号强度指示值，采用非度量多维标度技术，直接利用节点间的无线信号强度指示值来进行定位，其特征在于，定位算法分为三个阶段：以簇为单位的局部相对坐标图定位阶段、局部相对坐标图合并为全局相对坐标图阶段和相对坐标图到绝对坐标图的转换阶段。

2.根据权利要求1所述的一种基于超宽带的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述局部相对坐标图定位阶段在节点上完成，一个簇包含的范围是该节点的一跳邻居节点，步骤包括：

1)在网络的边界处设定若干节点作为路由的终止节点，由sink节点作为始发节点发起洪泛路由，当碰到终止节点时，该方向上的洪泛结束，由此找到若干条由sink节点到终止节点的路由；

2)包含在每条始发节点到终节点路由上的每个节点分别以它自己为簇的簇首节点，依次加入它的一跳邻居节点进簇；

3)收集簇中各节点对之间的无线信号强度指示值构成稀疏矩阵，如果两个节点的距离超过节点无线通信半径，则对应的值为0；

4)由于簇中的一跳邻居节点不能保证都互相连通，因此利用最短路径算法求得簇中每个节点对之间的信号强度值来构造非度量多维标度中的相似性矩阵；

5)该路由上的每个节点以它自己为簇首，以簇为单位，分别用非度量多维标度计算出簇中包含的所有节点的相对坐标，即为簇局部相对坐标图，

3.根据权利要求1所述的一种基于超宽带的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述局部相对坐标图合并为全局相对坐标图阶段是将计算出来的簇局部相对坐标图传到sink节点，由与sink节点相连的计算机对其进行合并处理。

4.根据权利要求3所述的一种基于超宽带的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述合并处理是基于公共节点进行，采用最优线性转换，实现公共节点从一个图到另一个图的变换，公共节点在局图A和局图B中的坐标矩阵分别为X_A和X_B，确定从X_B到X_A的最优线性转换是使得转换前后的差别最小，即满足min_Q‖Q(X_B)-X_A‖²，其中T为线性转换函数，

5.根据权利要求4所述的一种基于超宽带的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述合并处理中基于公共节点进行合并时，确定节点X在合并后的新图中的坐标采用以下原则：如果X在图A中而不在图B中，取它在图A的坐标X_A；如果X在图B中而不在图A中，取它转换后的坐标Q(X_B)；如果X为图A和图B的公共节点，取它在图A的坐标X_A与它转换后的坐标Q(X_B)两者的平均值。

6.根据权利要求1所述的一种基于超宽带的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，相对坐标图到绝对坐标图的转换阶段是在与sink相连的计算机上完成，该转换是基于信标节点进行的。假设m个信标节点的相对位置为R＝[r_ij]_2×m＝(R₁，R₂，K，R_m)，其信标节点的真实位置为T＝[t_ij]_2×m＝(T₁，T₂，K，T_m)，先求出向量R变到向量T的变换矩阵Q，再把所有节点的相对坐标乘以变换矩阵Q得到所有节点的绝对坐标。