[发明专利]一种联合局部拓扑与信标方位信息的高效定位方法与装置

摘要

本发明公开了一种联合局部拓扑与信标方位信息的高效定位方法，包括节点根据网络局部拓扑和信标节点所能带来的各种信息完成对自身的定位。其具体实现主要包括以下步骤：未知节点通过相互发送广播包掌握局部（两跳）拓扑信息，信标节点向各个方向以不同的功率水平周期性地发送包括自己的位置信息、标识信息、发射功率水平、智能天线瞬时波束指向在内的广播信息，在定位处理中通过考查网络局部拓扑来发现定位错误，保证了定位结果的正确性与可靠性，特别地算法实现简单，且不需要未知节点向信标节点反馈信息，适合感知网络实际，同时算法对实际感知检测应用中信标节点数量少、分布不均匀等情况的适应能力强，鲁棒性好。

主权项

一种联合局部拓扑与信标方位信息的高效定位方法，其特征在于，包括以下步骤： 1）节点初始化；2）未知节点通过循环使用不同的功率相互发送广播信息掌握局部（两跳）拓扑信息；3）信标节点（通过旋转天线）向各个方向以不同的功率水平周期性地发送包括自己的位置信息、标识信息、发射功率水平、智能天线瞬时波束指向在内的广播信息；4）未知节点侦听信标节点的周期性广播并存储相关信息；5）各未知节点对于每一个自己可收到广播信息的信标节点——以对应“信标节点”为圆心，以对应的可检测功率所对应的通信距离和低一能量级的发射功率的通信距离为外、内半径，依据既定的波束宽度确定各个信标节点对于本节点的有效扇环形区域；6）未知节点对于自己所能侦听到的信标节点数K评判，if K≤1转“步骤9）”7）确定扇环形区域的重叠区域；8）确定重叠区域的质心，重叠区域的质心所在即为未知节点的定位估计；9）以不同的功率水平向邻居节点发送广播信息（含自身的位置信息与传输功率水平、自己所收到信标节点的信息、邻居节点的信息）同时接收邻居节点发送的信息而后转入最后一步（K≥2的完成定位，K≤1的节点只接收信息）；10）确定已完成定位邻居节点的有效功率圆环；11）确定圆环（及信标节点所对应扇环形区域，for K=1）的重叠区域，检查重叠区域的重叠层数G（G=“已完成定位邻居节点数”+ K）取值，if G≤1转“步骤14）”；12）求取重叠区域的质心，质心所在为节点定位估计；13）以不同的功率水平向邻居节点发送广播信息（含自身的位置信息与传输功率水平、自己所可能收到信标节点的信息、邻居节点的信息）；14）接收邻居节点发送的信息（G≤1的节点转“步骤10）”）；15）形成“（两跳）局部拓扑估计”；16）对比“局部拓扑估计”与“第二步所得局部拓扑”，基本一致进入下一步，否则转“步骤18）”17）广播定位及拓扑比较结果，之后转入最后一步；18）接收邻居广播信息；19）确定已达成拓扑一致（即已完成定位）的邻居节点的有效功率圆环，以有关圆环（及信标节点所对应扇环形区域for K=1）的重叠区域的质心作为定位估计，而后转“步骤15）”20）定位完成。