[发明专利]一种水下无线传感器网络节点的三维定位方法

权利要求书

1.一种水下无线传感器网络节点的三维定位方法，节点分为信标节点和普通节点，首先获取各信标节点的坐标，再确定各普通节点的坐标，其特征在于，所述普通节点的坐标按照如下方法确定：

令普通节点D的坐标为(x_D，y_D，z_D)，利用水深与压强关系求取普通节点D的水深即得z_D，按照以下步骤确定其二维坐标(x_D，y_D)：

(1)通过信息广播方式，各节点获取各信标节点的二维坐标及其与本节点间的跳数；

(2)依据各信标节点的二维坐标及各信标节点间的跳数和，计算网络平均单跳距离；

(3)选择与普通节点D间跳数最小的三个或三个以上的信标节点作为参考节点，利用该参考节点的二维坐标及各自与普通节点D间的跳数距离，估算普通节点D的二维坐标(x_D，y_D)；普通节点D与信标节点间的跳数距离等于两者间的跳数与网络平均单跳距离的乘积；

(4)按照如下方法更新二维坐标(x_D，y_D)：

(4.1)普通节点D向邻居节点广播位置消息，位置消息包括普通节点的标识、二维坐标(x_D，y_D)和可信度；

(4.2)选择可信度最高的三个或三个以上的邻居节点作为参考节点，利用该参考节点的二维坐标及各自与普通节点D间的测量距离，更新普通节点D的二维坐标(x_D，y_D)；

(4.3)若普通节点D与各信标节点间的坐标估算距离均小于这两者间的跳数与普通节点D通信半径的乘积，且普通节点D与各邻居节点间的测量距离平均值与这两者间的坐标估算距离平均值的差值小于距离阈值，则提高可信度，否则，降低可信度；

(4.4)重复步骤(4.1)～(4.3)，直到普通节点D的二维坐标(x_D，y_D)与普通节点D的真实二维坐标间的差值小于误差阈值或者重复次数达到重复次数阈值。

2.根据权利要求1所述的一种水下无线传感器网络节点的三维定位方法，所述步骤(1)具体为：

(1.1)各信标节点向邻居节点广播消息，消息包含信标节点的标识、二维坐标和跳数信息；

(1.2)收到消息的节点判断是否已存储发自同一信标节点的消息记录，如果已存储并且记录的跳数与消息中的跳数差值小于等于1，则丢弃该消息，否则，将消息的跳数加1，存储并转发该消息。

3.根据权利要求1所述的一种水下无线传感器网络节点的三维定位方法，其特征在于，所述步骤(4.3)按照如下方式提高可信度：计算普通节点D的所有邻居节点的可信度均值，将该可信度均值与普通节点D自身的可信度再求平均，最终作为普通节点D的当前可信度。

4.根据权利要求1所述的一种水下无线传感器网络节点的三维定位方法，所述步骤(3)采用极大似然估计定位方法估算普通节点的二维坐标(x_D，y_D)。

5.根据权利要求1所述的一种水下无线传感器网络节点的三维定位方法，所述步骤(4.2)采用极大似然估计定位方法更新普通节点的二维坐标(x_D，y_D)。