[发明专利]一种基于跳数量化和质点弹簧模型的无锚点定位方法

摘要

本发明涉及无线传感器网络中节点定位技术领域，特别是一种基于跳数量化和质点弹簧模型的无锚点定位方法。该定位方法采用跳数量化的方法建立更小误差的坐标系统。该方法充分利用测量距离信息，将传感节点的通信半径长度量化为多跳。基于质点弹簧模型，本发明也提供一种自适应质点弹簧优化(AMSO)方法。AMSO采用自适应的方法调整中心节点以及它的所有邻居节点的位置。然后，该定位方法采用AMSO优化传感节点的位置，防止传感节点坐标在迭代优化时陷入局部最优。本发明的定位方法具有定位精度高，健壮性强，收敛速度快的优点。

主权项

一种基于跳数量化和质点弹簧模型的无锚点定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：传感节点之间通过测距方式获得距离信息，并建立邻居节点图；步骤2：通过最短路径的方法获得任意两个传感节点间的最短路径，然后选取M个传感节点作为参考节点；步骤3：采用跳数量化的方法将传感节点的通信半径长度量化为多跳；步骤4：通过最短路径的信息计算任意两个传感节点间的最短路径跳数，并通过极坐标公式计算所有未知传感节点的坐标；步骤5：采用自适应质点弹簧优化AMSO方法迭代优化传感器网络中所有传感节点的位置，方法直到满足迭代终止条件时停止；所述步骤5中AMSO方法步骤如下：假设任意一个传感节点为局部网络的中心节点，正向传播阶段，中心节点将位置信息发送到邻居节点，邻居节点根据接收到的信息计算邻居节点与中心点之间的距离误差，若存在距离误差，则调整邻居节点的位置；反向传播阶段，若调整后的邻居节点与中心节点之间的距离误差不为零，则将邻居节点位置信息发送到中心节点，此时中心节点将根据距离误差矢量和来调整自身位置；AMSO方法的正向传播阶段，邻居节点nj的更新步长通过如下公式计算：S→ji=F→ji2mj,j∈{1,2,...,mi}]]>其中mi为中心节点ni的邻居节点个数，mj为邻居节点nj的邻居节点个数，为邻居节点nj到中心节点ni的弹簧力，所有邻居节点根据步长调整自身的位置；AMSO方法的反向传播阶段，中心节点ni的更新步长通过如下公式计算：S→i=F→i2mi]]>其中为中心节点ni受到的弹簧合力，中心节点根据步长调整自身的位置。