[发明专利]一种采用未知节点修正的差分DV_Distance节点定位方法

说明书

本发明提出了一种采用未知节点修正的差分DV_Distance节点定位方法，其步骤为：计算网络中锚节点之间累积跳段距离和实际欧式距离的差分值，然后采用基于未知节点的修正模式，利用不同的方向锚节点到目标锚节点的距离差分值，计算得到未知节点不同方向下的修正系数；对未知节点不同方向修正系数的实际贡献度进行加权处理，则加权处理后的修正系数即为未知节点自身的修正系数，利用未知节点最终的修正系数校正其到目标锚节点的累积跳段距离；利用校正后的距离使用多边测量法进行未知节点定位。本发明不仅在定位精度上要显著优于现有算法，且在定位稳定性方面也得到了明显改善。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络的技术领域，尤其涉及一种采用未知节点修正的差分DV_Distance节点定位方法。

背景技术

目前，无线传感器网络(WSNs)已广泛应用到环境监测、交通管理、国防军事等重点领域，实时采集和感知区域中的各种对象信息。其中，传感器节点的位置信息是数据采集过程中不可或缺的，没有位置信息的监测是毫无意义的。因此，节点定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一。

节点定位是指已知传感器网络中部分节点的位置信息，通过节点间的信息交换和计算来建立数学或物理模型，对未知节点位置进行求解的过程。现有定位算法大致分为两大类：基于测距的定位算法和基于非测距的定位算法。通常，非测距的节点定位算法因距离估计阶段的误差较大，故其定位精度普遍不高。

相比较于非测距的节点定位算法，基于测距的节点定位算法具有较高的定位精度。测距的方法主要包括：传播时间差法(TDOA)、到达时间(TOA)、接受信号到达角(AOA)以及接受信号强度(RSSI)等。DV_Distance算法是典型基于测距的节点定位算法，它利用现有测距方法来实际测量相邻节点间距离，并用未知节点到锚节点的累积跳段距离和来替代二者之间的欧式距离。因DV_Distance算法本身对距离误差较敏感，且跳段距离和一般都会大于实际欧式距离，进而导致存在定位误差。

Dai等利用锚节点间累积跳段距离与实际欧式距离的比值对距离进行修正，并在修正过程中考虑跳数的影响(参考文献[1]算法)。而Perkins等采用了锚节点间累积跳段距离和实际欧式距离的差值进行距离修正，提出了一种DV_Distance差分定位算法(参考文献[2]算法)。在此基础上，Liu等考虑了锚节点间跳数的不同，将距离误差平均分配到每一跳当中(参考文献[3]算法)。考虑网络中节点分布的不均匀性，Wang等计算了单位距离下每跳的平均距离误差，用来进行距离修正(参考文献[4]算法)。然而，上述算法都采用锚节点的修正模式，即未知节点使用距其最近锚节点的修正系数来修正距离，该模式体现不出不同节点修正系数的差异性。Shi等采用了基于未知节点的修正模式，提出了一种动态加权DV_Distance定位算法(参考文献[5]算法)，但其仍利用锚节点间累积跳段距离与欧式距离的比进行距离修正。

因此，目前基本DV_Distance算法及其一些改进算法普遍都采用锚节点的修正模式，该模式体现不出不同未知节点修正系数的差异性。此外，为了进一步降低DV_Distance算法对距离误差的敏感性，拟采用累积跳段距离和欧式距离的差分值进行距离修正。由于未知节点不含位置信息，不能直接计算用于修正距离的差分值。此外，仅仅依靠未知节点到锚节点最短路径的跳数，无法计算未知节点的距离修正系数。

发明内容

针对传统DV_Distance节点定位算法对距离误差较为敏感，且定位精度差的技术问题，本发明提出一种采用未知节点修正的差分DV_Distance节点定位方法，改善DV_Distance算法对距离误差的敏感性，进一步提高节点定位精度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种采用未知节点修正的差分DV_Distance节点定位方法，其步骤如下：

步骤一：未知节点不同方向下修正系数的计算：计算网络中锚节点之间累积跳段距离和实际欧式距离的差分值，利用不同方向锚节点到目标锚节点的距离差分值间接计算获取不同方向下未知节点的修正系数；