[发明专利]一种基于区域消除对未知节点进行定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种未知节点定位方法，特别是一种基于区域消除对未知节点进行定位的方法，属于无线传感器网络技术领域。

背景技术

根据定位过程中是否需要测距，目前常用的定位算法可以分为基于测距的定位算法和非测距的定位算法。由于非测距的定位算法不需要传感器节点配置额外的硬件，同时能量消耗低、便于部署、实现简单，因此能满足大多数传感器网络的需求。

目前研究主要就集中在非测距的定位算法方面，国内外的研究者也提出了许多非测距的无线传感器网络节点定位算法，下面例举几个算法并分别简要分析它们的优劣之处。

Nicolescu D提出的DV-Hop算法(Dragos Nioulescu and Badri Nath,“DV based positioning in ad hoc networks”,in Journal Telecommunication Systems,PP.267-280,2003.)是最早的非测距定位算法。该算法使用节点之间的跳数来衡量节点之间的距离，在网络分布均匀的情况下能够达到较好的效果。但是当网络中节点分布不均匀时，平均每跳距离的计算将会出现比较大的偏差，定位精度也会受到较大的影响。

在DV-Hop算法的基础上，Agpal R N提出了Amorphous算法(Nagpal R,Shrobe H and Bachrach J,“Organizaing a global coordirate systerm from local information on an AD Hoc sensor network[C].in Proc.Int.Workshop on infremation Processing in Sensor Networks,2003,LNCS2634,PP.333-348.2003.)。该算法使用节点的通信半径作为平均每跳距离，虽然网络通信开销降低并且计算简单，但是定位误差较大。

Simics N在同一时期提出了BoundingBox算法(Slobodan N Simic and Shankar Sastry,“Distributed localization in wireless ad hoc networks”,in Technical Report,PP.1-13,2001.)。该算法将信标节点的通信区域设定为一个正方形，未知节点把其所有直接信标节点邻居的正方形通信区域的交集作为自己的可能位置区域，并取其中心作为自己的定位位置，该算法实现简单、计算简便。但是该算法假设网络中的各节点具有同样大小的正方形通信范围，同时对网络中信标节点的密度要求相对较高，所以在应用中不是特别广泛。

He T等人将三角形内点测试定理引入到无线传感器网络定位领域，提出了APIT算法(T.He,C.Huang,B.M.Blum,J.A.S tankovic,and T.Abdelzaher,“Range-free Localization Schemes in Large Scale Sensor Networks”,in Proceedings of the 9th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking(MbiCom 2003),PP.81-95,2003)。该算法采用近似三角形内点测试法来判断未知节点是否位于以任意三个信标节点为顶点所组成的三角形内，然后求出未知节点在其内的所有三角形的重叠区域作为该未知节点的可能位置区域，并以其重心作为该未知节点的定位位置。APIT算法实现简单，但是因为进行PIT测试，所以网络的通信开销相对较大。且由于其定位覆盖率有限，平均定位精度有限。

所以在节点及网络能量有限的情况下，最大限度提高定位精度是一个很受关注的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：本发明针对现有技术对于节点及网络的能量消耗与定位精度不能同时达到满意结果的情况，提出一种基于区域消除对未知节点进行定位的方法。

本发明首先假定：

1、网络区域为矩形，网络中节点总数量为n，其中锚点数量为m；

2、由于个体及测量误差的存在，网络中每个节点的最大通信半径和最小通信半径是不相同的；

3、每一个节点与网络范围内其他节点之间的跳数已知；

4、为了工程计算的方便，所有节点的可能通信范围与必然通信范围都被当做圆来处理。