[发明专利]一种无线传感器网络中未知节点定位的方法与系统

说明书

本发明设计了一种无线传感器网络中未知节点定位的方法与系统，涉及了信息感知与数据采集领域。该方法通过设置跳数阈值，筛选出参与定位的信标节点，同时提出了反距离加权精度校正方法，从全局角度考虑多个信标节点对未知节点平均跳距的影响，计算出未知节点的平均跳距，然后根据未知节点与信标节点的相对位置分布，分成两种情况去计算未知节点的平均跳距，最后根据这两种情况下所估算的未知节点的位置坐标，计算出未知节点的最终位置坐标。本发明能够在不增加额外硬件设备的前提下，提高无线传感器网络环境中的未知节点位置坐标的定位精度，适合大规模范围下的使用。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络信息感知和数据采集领域，具体设计了一种无线传感器网络中未知节点定位的方法与系统。

背景技术

无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)综合了微机电技术、传感器技术、分布式信息处理技术、网络技术和通信技术，在信息感知和数据采集领域取得了重大的突破，可以广泛应用于环境监测、国防军事、医疗卫生、智能建筑等方面。节点定位是无线传感器网络WSN研究与应用的前提条件，节点位置的定位精度直接影响了整个无线传感器网络的性能，因此，实现高精度的节点定位对无线传感器网络WSN具有重要的意义。

目前的节点定位算法依据是否需要角度和距离信息，可以分为基于测距的定位算法(Range-Based)和非基于测距的定位算法(Range-Free)两种。基于测距的定位算法可以通过距离或角度的获取来估算节点位置信息，虽然可以得到较为准确的定位信息，但是这种定位算法对网络中的硬件设施要求较高，同时在完成定位的过程中，计算和通信开销较大，从成本和功耗方面综合考虑，该算法不适合在大规模WSN中使用。而对于非基于测距的定位算法，无需获取距离或角度信息，仅需要通过网络中的连通性信息来计算节点的位置，虽然得到定位信息不如前一种方法精确，但是这种定位算法无需增加额外的硬件设施，且成本低、功耗小，可以满足对定位精度要求不高的网络中的应用。

目前，非基于测距的定位算法是无线传感器网络WSN领域的研究热点，人们在传统定位算法的基础上，针对于如何提高无线传感器网络未知节点定位精度，提出了很多改进优化算法。

发明内容

本发明设计一种无线传感器网络中未知节点定位的方法与系统。用于解决无线传感器网络环境中未知节点位置坐标定位精度低的问题，为了达到该目的，该方法通过设置跳数阈值对参与未知节点定位的信标节点进行筛选，舍去不符合跳数阈值机制的信标节点，同时提出了反距离加权精度校正法，通过设置加权值来反应不同信标节点对未知节点平均跳距的影响，最后根据未知节点与信标节点的相对位置，分情况分别采用多边测量法和质心定位算法来计算出未知节点的位置坐标。

区别于现有的处理方法，本发明的有益效果是：传统的定位方法，只考虑离未知节点最近的信标节点对其平均跳距的影响，忽略了整个网络对其的影响，容易产生较大的定位误差。其次，传统定位方法在计算未知节点的位置坐标时，只考虑了理想状态下的节点分布，忽略了节点分布不能使用多边测量法进行坐标计算的情况，因此会导致定位精度降低。本发明在不增加额外硬件需求的前提下，从整体上考虑参与定位的信标节点对未知节点位置坐标的影响，同时根据节点分布情况，分类别计算未知节点的平均跳距，有效的提高了节点的定位精度。

附图说明

图1是本发明所述的使用多边测量法计算未知节点位置坐标的节点分布图；图2是本发明所述的使用质心定位法计算未知节点的节点分布图；图3是本发明所述的一种无线传感器网络中未知节点定位的方法与系统的流程图。

具体实施方式

请参阅图3所示：

1、一种无线传感器网络中未知节点定位的方法与系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：