[发明专利]一种基于能量均衡的物联网目标定位算法

说明书

一、技术领域

本发明是基于能量均衡的物联网目标定位算法，属于物联网领域。

二、背景技术

在无线传感器网络中，每次目标探测阶段中，由于同一时刻，会有很多节点都能探测到目标，又由于这些节点对于目标此刻所在位置的覆盖率有所不同，且这些节点都在后面的报告阶段中，传送了自己对于目标此刻的探测信息。但是在这些探测节点中，只能最终选择三个节点，再根据他们的探测信息，具体对目标进行定位。如果此时单纯只从考虑它们对于目标此刻的覆盖率的大小，来选择覆盖率最高的3个节点来进行目标定位，这样势必会出现一个问题，那就是某些节点可能会被频繁的选择来对目标进行定位，同时也可能会使得一些覆盖率低的节点长期不能得到用来对目标定位。这样一来，会导致这些频繁被用来对目标进行定位的节点能量很快被消耗完，就会变成失效的节点，结果只能是降低网络覆盖程度的降低，最重要的是降低了整个网络的生命期。因此，根据这样只考虑覆盖率来选择定位节点，并不是很理想。在实际中，并不能合理地使用网络中节点的能量，网络工作的总时间得不到理想的情况

三、发明内容

本发明的基于能量均衡的目标定位算法主要是以下三个步骤构成：

1)目标探测阶段。此阶段主要是每个传感器节点根据自己对于目标的覆盖率，来判断自己是否能够探测到该节点，将这些能够探测到目标的节点形成一个动态簇。如果有部分节点不能探测到该目标，就可以进入休眠状态，直到下次探测时刻到来，进行新的一次目标探测。这样就可以减小能量的消耗，使得一些节点进入休眠，减小能量的消耗。

2)目标报告阶段。在这个阶段中，每个探测到目标的节点，要将自己的监测数据报告给数据处理基站，从而基站可与在所报告的节点中选择三个节点，为目标定位做准备。

3)目标定位阶段。根据上个阶段选出的三个节点，根据它们所传送的探测信息，进行目标定位。

本发明算法针对单纯只考虑覆盖率而出现的弊端，同时也引入了一个新的考虑因素，那就是每个节点的剩余能量。每个定位工程中，选择最终用来定位的三个节点时，结合该时刻各个节点的剩余能量的多少和各个节点的覆盖率这两个双重因素，这样会很大程度地延长了网络的生命期的同时，也使得对于目标跟踪的精确程度并未削减。此具体为：

a)方法中，对于以上这两个因素的考虑，是通过它们所占的权重不同，将这两者结合起来。在每次目标定位过程中，令本次簇内通过覆盖率选择用来定位的节点的权重为ω₁，而通过节点剩余能量选择用来定位的节点的权重为ω₂，而其中约束条件为：ω₁+ω₂＝1。

b)又由于节点覆盖率和节点的剩余能量是具有不同量纲的两个量，直接结合是没有实际意义的，所以每次定位过程中，在簇头从所有报告节点中选择三个节点来进行目标定位之前，首先对所有报告节点的覆盖率进行归一化，如节点i覆盖率归一化后得到x_i；其次再对所有报告节点的剩余能量进行归一化，如节点i剩余能量归一化后为z_i。

c)归一化完毕后，对于这些所有报告节点，按照公式y_i＝ω₁*x_i+ω₂*z_i，计算出这些节点的y值。

d)通过从这些报告节点中选择y_i最大的三个节点，通过它们三个的报告信息，再对于目标的位置进行目标定位。