[发明专利]一种基于曲线拟合的无线传感器网络节点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于曲线拟合的无线传感器网络节点定位方法，在双移动锚节点的静态路径规划基础上实现。根据待定位节点和移动锚节点运动轨迹距离曲线拟合，再拟合后曲线极点，计算待定位节点位置。在同等路径规划条件下，仿真实验中比较了三边定位法和本发明所述方法的节点定位精度，结果表明本方法的优越性。

技术领域

本发明涉及无线传感器应用领域，尤其涉及一种双移动锚节点路径规划下的基于曲线拟合的无线传感器网络节点定位方法。

背景技术

无线传感器网络是由许多微小的、低成本的、低功耗的、能够互相通信的传感器节点组织而成，具有自组织、自适应和高冗余等特性。它在目标定位、跟踪领域、信息采集、信息管理，环境监测等领域都有广泛的应用前景[1]。而这些应用的前提是传感器网络自身节点的定位准确，因此定位技术对无线传感器网络后续工作的开展起着关键的支撑作用。为节点安装GPS接收器是节点知道自己位置最便捷的方式之一，但是为每个传感器节点配备GPS接收器成本高昂，尤其是大型无线传感器网络。无线传感器网络通常设置一个或多个配备GPS接收器的特殊节点作为信标节点，其他未知节点根据和信标节点的跳数、距离或其他信息推算自身的位置。

目前基于移动锚节点节点定位算法可以分为两类，和距离相关以及和距离无关。和距离相关的定位方法比较普遍的是三边定位法。和距离相关的定位算法大多对测距精度要求比较高。本发明所述的基于曲线拟合的无线传感器网络节点定位方法也属于和距离相关的定位算法，但是对测距精度要求不高，对测量误差有较好的包容度。仿真结果验证了本算法的有效性。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种双移动锚节点路径规划下的基于曲线拟合的无线传感器网络节点定位方法。本发明提出的定位方法是基于2个锚节点按预定路径规划下实施的。两个锚节点按照指定路径遍历无传感器网络，按预定时间间隔发送自身位置和其他信息。待定位节点接收到2段来自移动锚节点的运动轨迹相关信息后，用曲线拟合方法计算自身和锚节点轨迹的最小距离，结合锚节点的位置信息，计算自身的位置坐标。但在某些受限情况，还需要采用三边定位法辅助定位。本发明所述的基于曲线拟合的无线传感器网络节点定位方法对测量误差有较好的鲁棒性，定位精度对比三边测量方法提升很多。仿真结果验证了本算法的有效性。

为了克服现有技术的缺陷，本发明的技术方案如下：

一种无线传感器网络下双移动锚节点路径规划和节点定位方法，包括以下步骤：

步骤S1：在无线传感器网络中设置两个移动锚节点并预先设定移动锚节点的移动路线，两个移动锚节点按照既定路线移动并按既定时间间隔发送广播信息，所述广播信息至少包括移动锚节点编号和自身位置信息；

步骤S2：待定位节点等待接收锚节点数据并记录。如果收到2条或以上来自不同编号的锚节点轨迹，执行步骤3。

其中，锚节点轨迹表示按既定时间间隔连续收到锚节点信息所构成锚节点信息集合。如果超过2个既定时间间隔没有再收到锚节点信息，那么认为该锚节点轨迹接收完毕；

步骤S3：分别用曲线拟合方法分别求待定位节点和检测到的来自第一移动锚节点s₁和第二移动锚节点s₂两段轨迹的最小距离d₁和d₂。如果和某一段轨迹的最小距离小于阈值，那么节点采用三边定位法定位，之后加权融合。否则进入下一步；

其中，所述步骤S3进一步包括：

步骤S31：用曲线拟合方法求待定位节点p和检测到的来自锚节点s₁轨迹的最小距离d1。

其中，所述步骤S31进一步包括：

步骤S311：假设待定位节点p检测到N₁个来自锚节点s₁的信息，把不同时刻来自移动锚节点s₁信息看成不同虚拟锚节点的信息。