[发明专利]分布式无线传感器网络节点定位方法

权利要求书

1.一种分布式无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、网络初始化：当包括锚节点和未知节点的网络节点部署完毕后， 所有网络节点中的直连邻居节点之间进行测距，然后每个网络节点确定各自位 置的初始估计并广播给该节点的邻居节点；

第二步、凸定位：利用主从节点选择协议从所有网络节点中确定若干个主 节点和对应的从节点，每个主节点根据其与从节点的测距以及由从节点发出的 初始估计利用二次锥定位法进行位置更新，重复执行第二步直至所有网络节点 的位置不再更新，所述的主节点是指具有位置更新权利的网络节点；所述的从 节点是指主节点的所有相邻节点；

第三步、运行主从节点选择协议确定主节点和从节点，然后各主节点根据 其与从节点测距和从节点的位置估计利用非凸定位法进行二次位置估计，得到 最终节点位置估计；

所述的初始估计包括：未知节点位置的初始估计和锚节点位置的初始估计， 其中：未知节点位置的初始估计随机生成，锚节点位置的初始估计通过GPS或 人工测量所得；

所述的主从节点选择协议是指：每个网络节点运行一个随机定时器并进行 倒计时，当一个网络节点的随机定时器即将最早到期时，则该网络节点则向其 所有邻居节点广播主节点更新消息，同时所有收到该主节点更新消息的网络节 点停止其随机定时器并将其设定为从节点，其中：主节点更新消息是指：通过 广播向邻居节点发送更新消息，宣告广播发出的网络节点为主节点；

所述的位置更新，包括以下步骤：

2.1)主节点在知道自己的邻居节点都待命后利用二次锥定位法计算自己的 位置估计并与当前的位置估计进行比较；

2.2)当主节点不需要更新位置估计，也就是当计算出来的位置估计和当前 的位置估计之间的欧式距离在10-4～10-2时，那么主节点关闭自己的定时器并向 其从节点发送“允许更新”的命令，否则向从节点发送更新后的位置估计和位 置相关冗余变量；当某从节点可能隶属于多个主节点；只有当该从节点收到了 所有其主节点完成位置计算后发来的控制信息，即包括“允许更新”命令或者 更新后的位置估计和相关冗余变量且至少它的一个主节点的位置估计发生了更 新，那么该从节点重启定时器，否则从节点不重启定时器，直到收到其它主节 点更新后的位置估计；

2.3)重复步骤2.1)和步骤2.2)直到所有节点的定时器都关闭；

所述的利用非凸定位法进行二次位置估计，包括以下步骤：

3.1)主节点利用迭代式计算该主节点到其从节点的间距，

当主节点为未知节点时，迭代式为：

[|v_j-X_j|]＝d_ij，

当主节点为锚节点时，迭代式为：

其中：x_i为网络节点的位置，v_j为未知点的测量位置，a_i为锚节点的测量位 置，i＝1，2，...N；N_i表示节点i的邻居节点集、x_j为网络节点x_i的所有邻居节点 的当前位置估计，d_ij表示直连邻居节点i和j之间的欧氏距离估计，i＝1，2，...N；

3.2)当步骤3.1)得到的间距与第二步中得到的位置更新相比差距为10^-4～ 10^-2时，则该主节点不更新，并停止随机定时器；否则将二次位置更新替换该主 节点在第二步中得到的位置更新；

3.3)重复步骤3.1)和步骤3.2)此过程直至所有主节点不再进行二次位置 估计，从而得到最终的网络节点定位。