[发明专利]一种针对无线传感器网络的节点定位方法

权利要求书

1.一种针对无线传感器网络的节点定位方法，所述无线传感器网络包括若干个锚节点和至少一个待定位节点，预先设定所有节点的通信半径R，其特征在于，所述节点定位方法包括以下步骤：

S1无线传感器网络部署于特定区域后，在锚节点的信息散播阶段，控制中心或者基站以多播的形式向网络中的锚节点发送执行定位的命令，接收到命令的锚节点将一个包含自身信息的分组散播到整个网络，以使网络中的待定位节点都接收到所有锚节点的信息；

S2接收到所有锚节点的信息后，若锚节点总数为N时，待定位节点先将其中一个锚节点i与网络中剩余锚节点组成N-1个锚节点对，计算各锚节点对的可靠度，根据可靠度对各锚节点对进行降序排序，并存放至栈中；

S3待定位节点选定栈中可靠度最高的锚节点对，根据其自身与锚节点对的几何关系，对选定的锚节点对进行条件判决，若选定的锚节点对的条件判决类型为可用锚节点对，待定位节点根据选定的锚节点对的类型来执行对应的距离估计公式，以获得其到锚节点i的距离；若选定的锚节点对的条件判决类型为不可用锚节点对，待定位节点则抛弃该锚节点对的信息，根据可靠度从高到低的顺序，重新选择栈中下一个锚节点对进行条件判决以及对应的距离估计，直至栈空为止；

S4再重复步骤S2～S3，直到待定位节点获得其到所有锚节点的距离，基于待定位节点与所有锚节点的距离计算待定位节点的地理位置；

所述步骤S1中，锚节点分组的信息包括锚节点的识别号ID，分组传输的转发次数HopCounter和锚节点的地理坐标Location；

所述步骤S2中，对于待定位节点k，锚节点对i和j的可靠度γ的计算步骤为：

待定位节点k先利用锚节点i和j发送分组中的Location，计算锚节点i和j之间的距离d_ij；

再获取待定位节点k到锚节点i和j的跳数hp_ki和hp_kj；

基于d_ij、hp_ki和hp_kj计算可靠度γ为：

其中，hp_ki和hp_kj分别是节点k到锚节点i和j的跳数，hp_ki和hp_kj的值存储在待定位节点k接收到锚节点i和j所生成的分组的Hop Counter域中；

所述步骤S4中是利用多点定位法计算待定位节点k的地理位置的，对于待定位节点k，步骤S4利用多点定位法计算待定位节点k的地理位置的具体步骤为：

先基于待定位节点k与所有锚节点的距离，构建两个矩阵：

其中x_M和y_M是锚节点M的坐标，是估计得到的待定位节点与锚节点M的距离；

再基于最小二乘准则，计算待定位节点k的坐标：

P_k＝(H^TH)^-1H^Tb。

2.根据权利要求1所述的一种针对无线传感器网络的节点定位方法，其特征在于，步骤S1中，锚节点的信息散播的具体步骤包括：

S1.1当待定位节点首次接收到来自锚节点的分组时，待定位节点在内存中生成一个锚节点信息表T，T的长度等于网络中锚节点的总数N；

S1.2当待定位节点接收到锚节点i生成的分组P时，待定位节点检查分组P中的ID；

S1.3若发现T中该ID对应的元素没有存放数据，即待定位节点第一次接收到锚节点i的分组P，则将分组P的数据存放于T中该ID对应的元素中；

S1.4若T中该ID对应的元素已存放数据，则待定位节点比较分组P和T中对应ID的HopCounter；

S1.5若P.Hop Counter＞T[P.ID].Hop Counter，则将分组P的Hop Counter加1后，将分组P转发到其邻居节点；

S1.6若P.Hop CounterT[P.ID].Hop Counter，则分组P的数据替换T中该ID对应的元素，并将分组P的Hop Counter加1后，将分组P转发到邻居节点；

S1.7当待定位节点接收到数量为N的来自锚节点的分组后，结束。