[发明专利]一种基于无线传感器网络DV-Hop测距算法的节点定位方法

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络DV-Hop测距算法的节点定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：初始化传感器节点，为指定的微型传感器节点搭载GPS装置，这些节点能够获取自身精确的位置信息，称其为信标节点，其余节点无需安装GPS装置，由于其自身位置现阶段无法获取，称其为未知节点；

步骤(2)：接着为每个节点设置通信半径，划定实验区域，并将上述信标节点和未知节点随机部署在实验区域内部，信标节点依照预先的设定，首先会向网络广播自身的信息，该信息中包含此信标节点的自身位置信息以及初始值为0的跳数值，邻居节点在接收到此信息后，将跳数值加1，然后同样向其余邻居节点广播该信标信息；

步骤(3)：经过步骤(2)的广播后，不同节点之间的跳数值便能够获知；由于信标节点的真实位置已通过GPS确定，通过公式(1)得到不同信标节点之间的真实距离Distance_ij之后依据信标节点间的真实距离与跳数值，通过公式(2)计算出信标节点的全局跳距Hop_i；

其中，(x_i,y_i),(x_j,y_j)代表信标节点i和j的坐标，h_ij代表信标节点i和j之间的跳数值；

步骤(4)：利用部分信标节点的真实距离和跳数值来求解局部跳距，最少的情况设置仅有两个信标节点参与运算，最多的情况设置网络中一半数量的信标节点参与运算；

步骤(5)：将信标节点的全局跳距和局部跳距求取平均值得到平均跳距，并将此平均跳距广播至网络中，未知节点在收到不同信标节点的平均跳距后，依据预先的设定，会优先选择距离自身最近的信标节点的平均跳距作为最优平均跳距，并保存下来；

步骤(6)：经过上述的步骤之后，未知节点选择的最优平均跳距、未知节点与信标节点之间的跳数值均已获知，通过公式(3)将最优平均跳距与跳数值相乘得到信标节点和未知节点之间的估算距离d_mn；

d_mn＝Hop_n*h_mn (3)

其中Hop_n代表信标节点n的平均跳距，h_mn代表未知节点m和信标节点n之间的跳数值；

步骤(7)：当未知节点获得与三个或更多信标节点之间的距离时，通过公式(4)、(5)利用三边测距定位法计算出未知节点的估算坐标：

其中，(x,y)代表所求的未知节点的坐标，(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_n,y_n)分别代表第1个、第2个、…、第n个信标节点的坐标，d₁,d₂,…,d_n分别代表第1个、第2个、…、第n个信标节点与未知节点(x,y)之间的距离；

上述公式(4)可转换成AX＝B的形式，其中A、X和B分别为如下表示：

其中，为所求的未知节点(x,y)的估算坐标；

步骤(8)：利用细菌觅食算法对步骤(7)中的未知节点的估算坐标进行精确优化，将之前的估算结果从一个偏离的值慢慢拉回精确值的范围内，获取最终的定位结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络DV-Hop测距算法的节点定位方法，其特征在于，所述步骤(1)中，搭载GPS装置的信标节点数量在实施例中所占比例为15％～25％，节点通信半径为20m～40m。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络DV-Hop测距算法的节点定位方法，其特征在于，所述步骤(4)中，参与所述局部跳距运算的信标节点数量为信标节点总数的50％。