[发明专利]面向三维无线传感网的采用移动锚节点的定位方法

权利要求书

1.一种面向三维无线传感网的采用移动锚节点的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

a).部署移动锚节点，在待定位的无线传感器网络中部署可进行移动的锚节点；

b).广播信标信息，移动锚节点以速度                                                沿希尔伯特曲线对整个网络进行遍历，并且在希尔伯特曲线的拐点处广播信标信息；按顺序对希尔伯特曲线的拐点按照进行编号，广播的信标信息包括广播信标信息时移动锚节点的坐标、信标信息编号、测距信息；希尔伯特曲线上相邻两拐点之间的距离满足不等式(1)：

    (1)

其中，为设移动锚节点的通信半径；

c).信标信息的接收，传感器节点接收移动锚节点发送的信标信息；

d).信标信息的选取，传感器节点从接收的信标信息中，选择出4个不共面的信标信息；

e).建立目标函数，建立如公式（2）所示的粒子群优化算法的目标函数：

     （2）

其中，为待定位的传感器节点的估算坐标，为步骤d)中所选择的4个信标信息中第个的坐标，是传感器节点测得的与第个信标信息的距离；；

f).建立搜索空间，设定如公式（3）所示的粒子群优化算法中的粒子搜索空间：

    （3）

其中，,;

,;

,;

为步骤d)中所选择的4个信标信息中第个的坐标，;

g).产生粒子群，随机产生个粒子，设、=分别是第个粒子的当前位置与飞行速度；

h).求取个体最佳位置，设是第个粒子所经历的最佳位置，即使目标函数取最小值时的坐标值；通过公式（4）进行求取：

       (4)

其中，为迭代次数，为正整数；随机粒子群优化的进化方程为：

     （5）

其中、是加速常数，、是在（0,1）内均匀分布且相互独立的随机变量；

i).求取全局最佳位置，根据步骤h)中获取的单个粒子的最佳位置，求取所有粒子所经历过的最好位置，即全局最佳位置；

         （6） 

其中，函数表达式为使目标函数取最小值的的坐标值；

j).全局最佳位置的判断，判断步骤i)中获取的全局最佳位置所对应的目标函数值，是否小于或等于给定的阈值，如果小于或等于，则执行步骤l)；如果大于，则执行步骤k)；

k).求取新的 、，通过产生新的粒子或采用对公式（5）对粒子进行进化，求取新的、，重新执行步骤j)，以避免目标函数陷入局部最优；

l).获取估算位置，全局最佳位置即为该传感器节点的估算位置。

2.根据权利要求1所述的面向三维无线传感网的采用移动锚节点的定位方法，其特征在于，步骤c)中所述的信标信息的接收通过以下步骤来实现：

c-1).节点被唤醒，传感器节点接收到移动锚节点广播的第一个信标信息时被唤醒，并存储第一个信标信息；

c-2).设定生存时间，设置生存时间，自传感器节点最近接收到信标信息时刻起，生存时间每隔1秒进行减1操作；其中，是一个预定义常数；

c-3).判断是否继续等待接收信标信息，判断＞0是否成立，如果成立，则继续保持唤醒状态，在接收到信标信息后，保存该信标信息，并重置，并按步骤c-2)进行减1操作；如果不成立，则执行步骤d)。

3.根据权利要求1或2所述的面向三维无线传感网的采用移动锚节点的定位方法，其特征在于，步骤d)中所述的信标信息的选取通过以下方法来实现：

d-1).查找最近信标信息，传感器节点通过计算其与移动锚节点发送信标信息时的距离，查找出距离传感器节点最近的信标信息的编号，设其编号为；

d-2).处理最近的信标信息的序号，令，集合，令；为对取整；

d-3).选取信标信息，判断编号为的信标信息与编号为的信标信息之间的距离是否等于，如果等于，则令；并令，执行步骤d-4)；

d-4).判断选取是否完毕，判断是否成立，如果不成立，则跳转执行步骤d-3)；如果成立，则最佳信标信息的选取结束。