[发明专利]一种基于多粒度框架节点选择的无线传感器网络定位方法

说明书

本发明请求保护一种基于多粒度框架节点选择的无线传感器网络定位方法，包括步骤一：根据接收到的信号强度获取相邻节点之间的测距信息并构建节点间相似度矩阵；步骤二：通过底层所有节点间的相似性选取各个区域的上层框架节点，建立由底至顶的多粒度结构并利用插值矩阵传递多个粒层之间框架节点的相似性；步骤三：用顶层代表性框架节点的相似度矩阵反向求解计算出其距离矩阵，并使用多维尺度分析(MDS)算法获得顶层代表性框架节点的低维相对坐标表示；步骤四：对顶层代表性框架节点的低维相对坐标进行插值，返回得到网络所有节点的相对坐标表示，并利用绝对坐标加权策略得到未知节点的绝对坐标；本发明的有益效果为大大减少了计算未知节点坐标的运算复杂度。

技术领域

本发明属于无线传感器网络定位领域，尤其涉及一种基于多粒度框架节点选择的无线传感器网络定位方法。

背景技术

无线传感器网络是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知外部世界的传感器，由于传感器种类的多样性，使其在现实生活中得到广泛的应用，而位置信息又是许多实际应用得以实现的基础。现有基于测距的无线传感器网络定位方法总体上能取得较好的定位精度，但在硬件成本和能耗上受到一些限制，尤其在网络规模较大，即网络中节点个数庞大时，求解大量未知节点坐标时涉及的计算过程将会变得十分繁琐，从而使得运算复杂度较高，这会过度消耗硬件资源使得算法实用性差。本发明即是针对以上技术缺陷，提出一种计算量小、实现简单的定位方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种大大降低了计算复杂度、描述准确的基于多粒度框架节点选择的无线传感器网络定位方法。本发明的技术方案如下：

一种基于多粒度框架节点选择的无线传感器网络定位方法，其包括以下步骤：

步骤一：在待定位区域布置锚节点，锚节点向非锚节点发送信标信号，根据非锚节点接收到的信号强度获取相邻节点之间的测距信息并构建网络所有节点间相似度矩阵；

步骤二：根据步骤一构建的所有节点间相似度矩阵，通过底层所有节点间的相似性选取各个区域的上层框架节点，建立由底至顶的多粒度结构并利用插值矩阵传递多个粒层之间框架节点的相似性；

步骤三：用顶层代表性框架节点的相似度矩阵W^[top]反向求解计算出顶层代表性框架节点的距离矩阵，并使用多维尺度分析算法获得顶层代表性框架节点的低维相对坐标表示；

步骤四：对顶层代表性框架节点的低维相对坐标进行插值，返回得到网络所有节点的相对坐标表示，并利用绝对坐标加权策略得到未知节点的绝对坐标；

进一步的，所述步骤一在对待定位区域的未知节点进行标定位之前，将m个锚节点{anchor_p(x_p,y_p)}即位置信息已知的节点部署在待定位的无线传感器网络区域内，p＝1,2,...m，且其周期性地向网络中其它n个非锚节点发送信标信号，根据接收信号强度和信号传播模型可以获得节点间的测距信息D_ij，构建近邻图G^[0](V^[0],W^[0])，V^[0]：网络中所有节点集，W^[0]：所有节点间相似度矩阵。

进一步的，所述节点间相似度矩阵表达式为：表示节点i和j的相似度矩阵，定义如下：

其中，Ne(i)和Ne(j)分别代表节点i和j的近邻点集合，D_ij表示节点i和j的距离，是核函数参数。

进一步的，建立由底至顶的多粒层结构过程中，在每次选择上层代表性框架

节点时都保留所有的锚节点。