[发明专利]一种适用传感器网络节点定位的分布式联合迭代定位方法

摘要

一种适用传感器网络节点定位的分布式联合迭代定位方法，涉及一种分布式联合迭代定位算法。该方法是要解决已有的分布式迭代定位算法DILOC存在局限性，对锚节点利用率低、增加了节点能量消耗的问题。一种适用传感器网络节点定位的分布式联合迭代定位方法包括以下步骤：步骤一、改进凸包测试方法；步骤二、联合定位。本发明能在较小的通信半径下完成未知节点坐标运算节点的选取，节约节点能量；二次迭代定位等效锚节点增多，迭代次数减少，相对精度提高。可应用于无线传感器网络定位领域。

主权项

1.一种适用传感器网络节点定位的分布式联合迭代定位方法，其特征在于所述方法按以下步骤进行：步骤一：改进凸包测试方法：(一)通过接收信号强度RSSI测算出未知节点k与m+1个运算节点之间的距离，其中用z_k表示未知节点k对应的m+1个运算节点的集合；(二)计算m+1个运算节点构成的凸包体积，记作(三)计算每去除一个运算节点后剩余的运算节点与未知节点k构成的几何体体积，记作且j=1,2,3,...,m+1；(四)确定修正的质心坐标的大小和符号:当取正值,当取负值;其中表示由运算节点集合z_k中节点构成的凸包，表示z_k中去除节点j后与未知节点k构成的凸包；(五)凸包测试：当时，未知节点k在新的凸包区域，能够对此节点定位,当时，未知节点k不在新的凸包区域，无法对此节点定位;(六)迭代定位：利用z_k中m+1个运算节点的质心坐标来表示未知节点k的坐标：ck=∑j∈zkakjcj,j∈zk---(1)]]>其中c_k表示定位节点坐标，c_j是运算节点坐标，a_kj是质心坐标，其中质心坐标a_kj由(2)式确定：akj=Vzk∪{k}\{j}Vzk---(2)]]>其中j∈z_k,且表示集合z_k∪{k}除去点j构成的凸包体积，表示集合z_k的凸包体积，当未知节点k确定自己运算节点后，未知节点开始不断的利用自身的运算节点更新自己的坐标，未知节点第t+1次的坐标由运算节点第t次迭代后的结果计算获得，锚节点（位置已知的传感器节点）则保持自己的位置信息不变，节点坐标更新表达式如下：ck(t+1)=ck(t),k∈κ∑j∈zkakjck(t),k∈Ω--(3)]]>其中κ表示锚节点集合，Ω表示未知节点的集合，c_k表示每个节点的坐标，a_kj表示质心坐标；（七）扩展到N个节点的m维网络：对于有N个节点的m维网络，网络中各个传感器节点的坐标可以用一个N×m的矩阵表示：C=[c1T,c2T,····,cNT]T---(4)]]>迭代算法用矩阵可以表示为：C(t+1)=A·C(t)(5)其中，A为N×N的迭代矩阵，A中的元素a_ij表示节点i关于节点j的质心坐标，a_ij的取值情况如下：aij=1,i∈κ,j∈iaij∈(-1,1),i∈Ω,j∈zk---(6)aij=0,others]]>其中z_k是未知节点的运算节点集合；质心坐标满足：Σj∈zkaij=1---(7)]]>步骤二、联合定位：(一)利用步骤一中改进的凸包测试方法，定位出在已有锚节点通信范围内的未知节点；(二)根据步骤二（一）中定位出的结果，选择合适的已定位出的未知节点作为准锚节点，联合已有的锚节点，共同作为等效锚节点，参与边缘节点的二次定位；(三)再次利用步骤一中改进的凸包测试方法，进行二次定位；(四)将两次定位结果求加权平均，确定最终的定位结果；设未知节点k第一次迭代定位结果为c_k1，利用准锚节点迭代定位结果为c_k2，则未知节点的定位结果为：ck=βck1+(1-β)ck2,0<β<1ck1,β=1ck2,β=0---(8)]]>其中，β为权重因子，根据仿真结果一般情况下β∈(0.3,0.45)。