[发明专利]无线网状网络的骨干节点相对定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks，WMN)技术领域，尤其是涉及一种无线网状网络的骨干节点相对定位方法。

背景技术

无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks，WMN)是一种新型的无线接入网络，它融合了无线局域网(Wireless LAN，WLAN)和无线自组网(MobileAd hoc Networks，MANET)的优势。与已有的蜂窝网络等传统无线网络相比，它具有成本低、部署灵活、网络可以自维护，自组织等优点。如今，无线Mesh网络已越来越广泛的用于无线接入服务，公共交通系统，市政系统等领域，并为人们所好评。随着WMN网络部署的增多，许多移动节点以WMN作为无线接入网络，为终端用户提供基于位置服务的需求将越来越广泛。

现有网络的骨干节点相对定位方法主要有SPA、LPS、CBA、RobustLocalization以及BGFL。SPA方法(Self Positioning Algorithm，S.Capkun，M.Hamdi and J.-P.Hubaux，“GPS-free positioning in mobile ad-hocnetworks，”Proceedings of Hawaii International Conference on SystemSciences.Maui，HW，January 2001.)是最早提出的相对定位方法。该方法要求每个节点都进行局部坐标系的运算，因此系统中需要的通信量比较大。CBA方法(Cluster Based Algorithm，R.Iyengar and B.Sikdar.“Scalableand distributed GPS free positioning for sensor networksCommunications，”in IEEE ICC，May 2003)与BGFL方法(Backbone-basedGPS Free Localization，田明军，赵丹，严伟，电子学报JAN.2007)研究的目标就是减小定位的通信开销。在无线网络中，节点的能量有限，定位方法应该尽量减少运算开销与通信开销，因此SPA方法相比CBA、BGFL有很大的不足。而在WMN网络中，由于路由节点的能量不再是制约性能的瓶颈，故而SPA方法中准确、精度高等优点可以得到充分发挥。上述方法的一个共同特点是需要时间同步的支持，图1为同步方法的时序图，从图中可以看出方法各个工作阶段是完全同步工作的，即该方法划分为交换HELLO消息步骤、交换距离信息步骤、计算局部坐标系步骤、选取LRQ步骤以及计算全局坐标系步骤，这些步骤一个接着一个按部就班的工作，一旦节点之间工作步骤的顺序被打乱，定位的结果就会受到非常大的影响甚至无法定位。而所有节点协调到同步状态是一种非常理想化的假设，实际情况中，各节点随着启动时间的差异导致定位方法自然启动，肯定不能达到所有节点完全同步的状态。因此必须借助外部时间才能实现该同步方法。其次，由于无线网络传输的不稳定性，而且无线信号在节点之间的传输时间非常短，导致不同节点之间时间同步误差很大。如果考虑到节点的动态加入，全网同步将更加困难。因此，在WMN网络中，SPA等方法失去同步保障时，性能就会严重下降甚至根本无法定位。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种异步WMN网络骨干节点定位的方法，该方法可以为WMN网络中的路由节点(Mesh Router)提供准确、可用性高的定位服务。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的：

一种无线网状网络的骨干节点相对定位方法，其步骤包括：

1)每个节点都设置各自的HELLO消息时序、距离信息时序、局部坐标系运算时序、选取中心节点时序和生成全局坐标时序；

2)节点按照各自的HELLO消息时序、距离信息时序和局部坐标系运算时序周期性将HELLO消息、DISTANCE消息和CALCOOR消息发送给自己所有的邻居节点，并启动选取中心节点时序，选举出一中心节点；

3)中心节点按照生成全局坐标时序向外发送MERGE消息，当其他节点接收到该消息，将本节点已生成的局部坐标系旋转为全局坐标系，并构建新的全局坐标系计算信息向外扩散，逐步将所有骨干节点的局部坐标系合并为一个全局坐标系。