[发明专利]基于Jaccard相似度的非测距WSN节点定位方法

权利要求书

1.基于Jaccard相似度的非测距WSN节点定位方法，其特征在于：

所述定位方法依次包括以下步骤：

步骤一、先在监测区域中随机均匀布置若干待定位传感器节点以及位置已知的锚传感器节点，再根据传感器节点的网络连通性和其相邻传感器节点信息确定各相邻传感器节点间的估计距离，其中，所述相邻传感器节点间的估计距离采用下列公式计算得到：

上式中，d_ui为相邻的传感器节点u、i间的估计距离，I_ui为传感器节点u、i的相交度，M_u、M_i分别为传感器节点u、i的相邻传感器节点数量，m_ui为传感器节点u、i的共同相邻传感器节点数量，R为传感器节点的通信半径；

步骤二、先通过锚传感器节点泛洪，得到网络中的所有传感器节点与锚传感器节点间的最短估计距离、最短路径以及最短路径邻居节点集合，随后锚传感器节点基于与其他某一锚传感器节点间的最短估计距离确定两锚传感器节点间最短路径的矫正系数，并将该矫正系数以及对应的路径邻居节点集合信息泛洪到整个网络中，其中，所述两锚传感器节点间最短路径的矫正系数采用以下公式计算得到：

上式中，C_mn为锚传感器节点m、n间最短路径的矫正系数，(x_m，y_m)、(x_n，y_n)分别为锚传感器节点m、n的真实坐标，为m与n的最短估计距离；

所述锚传感器节点泛洪的方式为：

锚传感器节点将自身ID、转发传感器节点ID、锚传感器节点位置、路径以及累积距离在网络中泛洪，当某传感器节点接收来自其相邻的传感器节点广播的泛洪消息后，首先通过查询转发传感器节点的ID得到其与转发传感器节点的估计距离，并更新累积距离，再查询该消息的锚传感器节点ID，若内存中含有该锚传感器节点ID信息，则对比累积距离，并保存累计距离更小的消息，节点有更新则转发消息，无更新则丢弃该消息；若内存中无该锚传感器节点ID信息，则保存该消息并转发，其中，所述累积距离的初始值为0；

步骤三、计算待定位传感器节点和锚传感器节点的最短路径邻居节点集合与各锚传感器节点间的最短路径邻居节点集合的Jaccard相似度，并以Jaccard相似度最高的最短路径的矫正系数对该待定位传感器节点与锚传感器节点的最短估计距离进行矫正，得到该待定位传感器节点与锚传感器节点的最终估计距离，其中，所述Jaccard相似度采用以下公式计算得到：

上式中，P₁为待定位传感器节点和锚传感器节点的最短路径，P₂为锚传感器节点间的最短路径，SimilarityP₁，P₂为P₁的邻居节点集合PN₁与P₂的邻居节点集合PN₂的Jaccard相似度；

所述待定位传感器节点与锚传感器节点的最终估计距离采用以下公式计算得到：

上式中，为待定位传感器节点与锚传感器节点的最短估计距离，C_opt为Jaccard相似度最高的最短路径的矫正系数；

步骤四、根据各待定位传感器节点与所有锚传感器节点的最终估计距离确定各待定位传感器节点的估计位置，从而完成待定位传感器节点的定位，其中，所述待定位传感器节点的估计位置X根据最小二乘法计算得到：

X＝(A^TA)^-1A^TB

上式中，A、B分别为位置、距离约束矩阵，(x_u，y_u)为待定位传感器节点u的估计位置，(x₁，y₁)，...，(x_q，y_q)为各锚传感器节点的坐标，为待定位传感器节点u与各锚传感器节点的最终估计距离，q为锚传感器节点的数量。

2.根据权利要求1所述的基于Jaccard相似度的非测距WSN节点定位方法，其特征在于：所有传感器节点信号都采用DOI信号模型模拟，所述传感器节点的网络连通性和其相邻传感器节点信息通过传感器节点的接收信号阈值得到。

3.根据权利要求2所述的基于Jaccard相似度的非测距WSN节点定位方法，其特征在于：

所述传感器节点的接收信号阈值通过以下信号传播模型得到：

上式中，RSS为传感器节点接收到的信号强度，P_t为发送节点信号强度，P(d₀)为参考距离d₀的信号强度，η为环境衰减系数，d_i为信号接收节点与信号发送节点的真实距离，K_j为第j方向的损耗系数，doi为与环境噪声相关的随机数，N为非零自然数。