[发明专利]一种无线传感网络三维定位方法及装置

说明书

本发明提供了一种无线传感网络三维定位方法及装置，包括：S1：初始化粒子种群并确定适应度函数，其中，粒子种群中的粒子为待选节点，适应度函数用于评估粒子的移动方向是否正确；S2：执行粒子群算法，迭代结束后根据各个粒子与目的节点之间的信息确定至少四个特征节点；S3：根据特征节点进行定位球体交集区域重心得到目的节点的坐标；S4：重新执行步骤S1。本发明利用粒子模拟待选节点移动状态，通过粒子群算法优化粒子的移动，最终在待选节点中确定特征节点，然后通过定位球体交集区域重心以计算目的节点坐标，考虑了节点的动态移动，且定位精度较高。

技术领域

本发明涉及无线传感网络领域，尤其涉及一种无线传感网络三维定位方法及装置。

背景技术

无线传感网络三维定位：无线传感网络是一种由大量传感节点构成的分布式网络系统。由于传感节点采集到的信息通常与其自身位置相关，因此对节点定位是无线传感网络首要解决的基础问题。在实际工程中，传感器往往会随机空投至三维区域，如对高地森林、海洋湖泊和太空的观测等，并会随洋流和空间的变化而移动，传统二维空间定位算法不能用于三维动态定位，如何对三维空间移动节点定位成为无线传感网络研究的重点和热点。

传统无线传感网络定位大都基于二维定位，无法实现在立体空间中进行定位。Landscape 3D算法通过接受邻居节点位置信息和RSSI指纹转换为参考距离完成节点定位，受环境影响较大，定位稳定性不高。APIS-3D算法结合APIS和Landscape 3D两者思想，通过交换邻居节点位置信息并根据RSSI接收信号强度计算邻居节点参考距离，然后将周边区域划分成多个互相重叠的球体，根据判断节点位于哪个球体内部和利用穷尽组合方式计算球体交集区域重心实现节点定位，算法复杂，但定位精度较高，但没有考虑到节点移动问题，定位误差较大。

因此，提供一种能够实现无线传感网络的高精度动态三维定位的方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种无线传感网络三维定位方法及装置，能够实现无线传感网络的高精度动态三维定位。

根据本发明的一个方面，提供一种无线传感网络三维定位方法，包括：

S1：初始化粒子种群并确定适应度函数，其中，所述粒子种群中的粒子为待选节点，所述适应度函数用于评估所述粒子的移动方向是否正确；

S2：执行粒子群算法，迭代结束后根据各个所述粒子与目的节点之间的信息确定至少四个特征节点；

S3：根据所述特征节点进行定位球体交集区域重心得到所述目的节点的坐标；

S4：重新执行步骤S1。

优选地，步骤S2具体包括：

S21：进入粒子群算法的当前迭代，计算所述粒子种群中各个所述粒子的适应度值；

S22：根据各个所述粒子的适应度值对应更新各个所述粒子的参数；

S23：判断是否满足预置结束条件，若是，则执行步骤S24，若不是，则将下一次迭代确定为当前迭代重新执行步骤S21；

S24：输出更新后的各个所述粒子，根据各个所述粒子与目的节点之间的信息确定至少四个特征节点。

优选地，所述特征节点的数量为四个。

优选地，步骤S3具体为：

若四个所述特征节点位于第一球体上，计算所述第一球体的球心坐标，得到所述目的节点的坐标；

或

若四个所述特征节点分布于第二球体、第三球体和第四球体上，计算所述第二球体、所述第三球体和所述第四球体的交集区域重心坐标，得到所述目的节点的坐标。