[发明专利]基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法

权利要求书

1.一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：在监测区域布撒无线传感器节点后，网络初始化，根据网络拓扑结构离线计算出保证定位需要的前提下信息可控泛洪的转发限跳值；

步骤2：网络中每个节点在限跳范围内通过可控泛洪的信息转发方式获取锚节点位置、相距跳数及邻居节点信息；

步骤3：每个锚节点根据其他锚节点的位置及相距跳数，估计出以自身为中心的平均每跳距离；

步骤4：未知节点在限跳范围内获取锚节点广播的平均每跳距离，并从信息的转发节点获取一跳节点的邻居节点信息；

步骤5：未知节点根据获取的各个锚节点的平均每跳距离以及相距跳数，计算未知节点的最终平均每跳距离；

步骤6：未知节点根据最终平均每跳距离和距离每个锚节点的跳数，计算与每个锚节点之间的距离，另外，将网络节点连通性转化为距离信息，用于估计距锚节点只有一跳的距离以及从锚节点到未知节点的路径上最后一跳的距离；

步骤7：未知节点根据与每个锚节点之间的距离实现定位。

2.根据权利1所述的一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤1具体为：预先知道监测区域的面积S_d，传感器节点数目N(其中锚节点数目M)，每个节点有各自的ID和固定的无线通信半径R，预保证大部分节点能够接收N_a(一般为6～11)个锚节点信息而实现较高精度定位，计算需要将每个锚节点信息以可控泛洪式在网络中转发的限跳值。

3.根据权利1所述的一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤2具体为：各锚节点以可控泛洪的方式广播信标信息，包括自身坐标、自身ID、转发节点ID(初始化为锚节点自身ID)、限跳参数Hop₁及初始化为0的计数器值。其他节点记录转发节点ID，且仅记录接收到的来自同一锚节点的第一个信标分组信息，同时判断计数器是否为Hop₁，是则不做处理，否则更新转发节点ID，将计数器值加1，再转发给下一跳节点。

4.根据权利1所述的一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤3具体为：各锚节点根据接收到的其他锚节点的位置信息计算出自身到其他锚节点的距离，再根据到其他锚节点的跳数及相应距离计算出以自身为中心的平均每跳距离。其中，平均每跳距离为自身到其他锚节点的距离之和除以自身到其他锚节点的跳数之和。

5.根据权利1所述的一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤4具体为：锚节点以可控泛洪的方式广播信标分组信息，包括将计算的平均每跳距离、自身ID、限跳参数Hop₁、自身的邻居节点ID以及初始化为0的计数器值。其他节点记录转发节点的邻居节点信息，且仅记录接收到的来自同一锚节点的第一个平均每跳距离，同时判断Hop₁是否为0，是则不做处理，否则更新转发节点信息为自身ID，更新邻居节点信息为自身的邻居节点ID，将计数器值加1，再转发给邻居节点。

6.根据权利1所述的一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤5具体为：未知节点根据到各锚节点的跳数计算相应的权值，对各锚节点的平均每条距离进行加权处理。其中，一个锚节点的平均每跳距离的加权值为未知节点到此锚节点的跳数的倒数除以未知节点到各锚节点的跳数的倒数之和，最终平均每跳距离取各锚节点的平均每跳距离与对应的加权值的乘积之和。

7.根据权利1所述的一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤6具体为：对于距离锚节点仅为一跳的未知节点，将两者的连通性转化为距离代替两者的间距；对于距离锚节点为n跳的未知节点，从锚节点到未知节点的路径上的前n-1跳距离由跳数与最终平均每跳距离求出，最后一跳由未知节点与上一跳节点的连通性转化为距离代替两者的间距。

8.根据权利1所述的一种基于连通性的无需测距的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤7具体为：若未知节点接收到3个锚节点的信标分组，则根据到各个锚节点的跳段距离，利用三边测量法求得自身坐标。若锚节点信息多于3个，则先算得多个估计位置，最后取平均作为未知节点的坐标。网络中少量节点可能只收到一个或两个锚节点信标分组，此时，以此锚节点的坐标或者两个锚节点的连线中点作为未知节点的估计位置。