[发明专利]一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法及实现装置

摘要

一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法及实现装置，涉及无线传感器网络在多移动节点协作控制领域。本发明解决了现有的无线传感器网络移动节点的队形变换方法的队形成型速率低和稳定性差的问题。本发明中每个移动节点对自身的位置坐标进行定位，从节点计算出自身与主节点之间的距离及主节点与从节点的行进方向的偏转角，上位机将移动节点下一时刻的队形期望矩阵通过在协调器在无线网络内进行广播，从移动节点对当前自身的行进方向及偏转角度进行调整，完成队形变换，本发明所述装置由一个队形控制单元和N个移动节点组成，队形控制单元通过无线传输实现对移动节点行进方向与速度的控制，实现队形变换。本发明适用于多移动节点协作控制领域。

主权项

1.一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法，其特征在于，它首先将N个移动节点和M个信标节点组成无线网络，N个移动节点形成一个移动节点编队，N为大于或等于1的整数；M为大于或等于4的整数；在该移动节点编队选定其中一个移动节点作为主节点，其它节点为该主节点的从节点；在该无线网络中，每个移动节点能够实时接收到来自至少4个信标节点的位置参考信号；在第K时刻下，K的初始值为1；基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法的具体步骤为：步骤一、每个移动节点通过信标节点对自身的位置坐标进行定位，主节点将自身的位置坐标在无线网络内广播；步骤二、从节点接收主节点广播的位置信息，根据步骤一获得的自身的位置坐标计算出从节点与主节点之间的距离l及主节点与从节点行进方向的偏转角从节点将获得的距离l与偏转角的信息广播出去；步骤三、采用协调器接收步骤一中主节点的广播信息和步骤二中从节点的广播信息后，将各个移动节点的位置信息、每个从节点与主节点之间的距离l及主节点与每个从节点行进方向的偏转角发送给上位机；步骤四、上位机根据接收到的每个从节点与主节点之间的距离l及主节点与每个从节点行进方向的偏转角对该移动节点编队进行位置跟踪，并将K的值加1，并将第K+1时刻的队形期望矩阵Sd通过在协调器在无线网络内广播；所述队形期望矩阵Sd包括期望距离l_d及期望角度步骤五、移动节点编队中的各节点接收上位机发送的队形期望矩阵Sd，各从节点将第K时刻下的从节点与主节点之间的距离l与该期望矩阵Sd中的期望距离l_d进行比较；同时从节点将第K时刻下的主节点与每个从节点行进方向的偏转角与期望角度进行比较；根据就近原则选取出该从节点的期望距离与期望偏转角度；步骤六、从节点采用双闭环控制法，根据步骤五选取出的该从节点的期望距离与期望偏转角度对自身的行进方向和速度进行调整，直至从节点达到期望的距离与偏转角度后，调整至与主移动节点同步运动；完成第K+1时刻下的移动节点队形变换，返回步骤一，进行下一时刻的移动节点队形变换。