[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

说明书

本发明公开了一种基于无线传感器网络DV‑Hop测距算法的节点定位方法，该发明中信标节点首先根据自身搭载的GPS设备进行自定位从而获取当前所处的位置信息，并根据初始位置信息构建数据信息包进行广播，邻居节点收到数据信息包后会对内部数据进行修改，进行二次传递，同时会选择性的保留离自身距离最近的信标节点的跳数值；依据数据信息包中的跳数值计算出全局跳距、局部跳距，对两者求取平均值得到平均跳距；最后再根据细菌觅食算法，利用其趋化，复制，驱散的三步优化方法，对估算坐标进行精确优化。本发明提供的定位方法能够在减少信标节点数量的前提下获取未知节点的定位信息，降低了使用成本及能量消耗，具有良好的可行性和有效性。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络中节点定位技术领域，特别涉及一种基于无线传感器网络DV-Hop测距算法的节点定位方法。

背景技术

随着无线通信技术和自组织网络技术的高速发展，无线传感器网络也逐渐成熟起来。考虑在实际的应用场景中，对于节点位置信息的需求是必不可少的，比如在森林火灾，天然气管道监测等场景中，如果只是单纯的知道发生了火灾或者天然气漏气，而不知道它们的具体位置，那么这种监控是没有实质的意义，所以节点位置信息至关重要。此外，很多情况下，实际的监测区域的环境可能比较恶劣，如果为每个传感器节点搭载GPS接收器，那么成本也会较高，而且GPS接收器能耗也高，在恶劣的环境下使用，很大程度上会影响其使用寿命，所以就需要在测试环境减少装载GPS接收器的节点数量(信标节点)，提升没有装载GPS接收器的节点数量(未知节点)，对于未知节点，我们通过信标节点来对其进行定位，这样可以很大程度上延长传感器节点的使用寿命，并且也能有效的获取未知节点的位置信息。

发明内容

本发明公开了一种基于无线传感器网络DV-Hop测距算法的节点定位方法，能够在减少信标节点数量的前提下有效的获取未知节点的定位信息。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出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，包括以下步骤：

步骤(1)：为指定的少许微型传感器节点搭载GPS装置，这些节点便可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，并将上述节点随机部署在区域内部，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可获知。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)分别代表信标节点i和j的位坐标，h_ij代表信标节点i和j之间的跳数值；

步骤(4)：根据步骤(3)中的公式(2)描述可知，全局跳距利用到了所有信标节点之间的真实距离以及跳数值，在此步骤中，仅利用部分信标节点的真实距离和跳数值来求解局部跳距；因为在某些情况下，当参与运算的节点越少时，计算出来的距离误差也是越小的，所以在此步骤中，减少参与运算的信标节点数量，最少情况设置仅有两个信标节点参与运算，最多情况设置网络中信标节点的一半参与运算；