[发明专利]一种基于螺旋线的移动锚节点WSN辅助定位方法

摘要

本发明公开了一种基于螺旋线的移动锚节点WSN辅助定位方法，该方法包括：首先以方形区域中心点为原点建立坐标系，以固定间隔画出螺旋线作为锚节点的移动路径，随着锚节点的移动，待定位节点将集中接收到锚节点广播的数据包，根据角度值确定该未知节点坐标；若检测到两轮数据，则根据RSSI值较小的轮次信息来确定该未知节点坐标。本发明采用的螺旋线移动轨迹可以很好的解决传统移动路径所存在的共线性问题，且应用价值较高；本发明中移动锚节点采用定向天线，而定向天线相对比全向天线增益高，可增强信号强度，增加抗干扰能力，适用于实际环境的部署。

主权项

1.一种基于螺旋线的移动锚节点WSN辅助定位方法，其特征在于，该基于螺旋线的移动锚节点WSN辅助定位方法包括：步骤一：首先假定未知节点随机分布在一方形区域内，以方形区域中心点为原点建立坐标系，以固定间隔R画出螺旋线作为锚节点的移动路径，区域长为L，螺旋线分为n段，移动锚节点装备双向定向天线移动，按固定角速度ω移动，且定向天线中心轴始终与移动方向垂直，移动路径为固定多层螺旋线，移动过程是由内而外，在坐标原点左侧坐标处开始计时移动，由00:00开始，周期性广播数据包，持续这个过程直到锚节点移动到右侧坐标点时终止；步骤二、随着锚节点的移动，待定位节点将集中接收到锚节点广播的数据包，当第一次接收到数据包时，将第一次接收到数据包时的时刻值标记为T1(1)，并检测第一次接收到数据包时的信号强度值，记为RSSI1(1)；当第二次接收到数据包时，将第二次接收到数据包时的时刻值标记为T2(1)，并检测第二次接收到数据包时的信号强度值，记为RSSI2(1)；重复以上过程，直到不再检测到数据包为止；最后检测到的时刻值为Tn(1)，信号强度值为RSSIn(1)；步骤三、未知节点根据T₁⁽¹⁾，T_n⁽¹⁾及角速度ω计算出目前所处圆弧段及角度，得虚拟锚节点中间点的角度及当未知节点分布在螺旋线外侧时，只接收到一轮数据包，而当未知节点分布在螺旋线内侧时，集中接收到两轮数据包，分别位于不同弧段的相同角度方向，第二轮接收到的时刻值和信号强度分别标记为和第二轮计算过程与第一轮相同，得到中间点角度及值；步骤四、每个未知节点若只检测到一轮数据，则定位于该未知节点圆弧外侧距离d1的位置，d1由信号衰落模型转化得出，然后根据角度值确定该未知节点坐标；若检测到两轮数据，则根据RSSI值较小的轮次信息来确定该未知节点坐标，RSSI越小，对应距离越大，进而待定位节点所接收到的数据越多；待定位节点P的坐标计算方法为：利用公式(1)计算出第k轮次的中间时刻点：其中，n为第k轮次中接收到的数据包次数；然后利用公式(2)计算出中间点的角度值:同理其信号强度值为：根据RSSI测距模型公式：RSSI＝‑(A+10nlg d)    (4)计算出该时刻锚节点与待定位节点之间的距离dk，式中A为距离发射节点1m处接收信号强度的绝对值，n是路径损耗系数，当未知节点只接收到一轮数据时，d＝d1；当未知节点接收到两轮数据时，取然后，设未知节点坐标为(xi,yi)，根据式(6)计算出该未知节点所在弧段的半径，r＝R·m/2+d    (6)其中最后，根据以上计算所得，代入待定位节点pi的坐标公式：至此，求出P点的坐标后，该点的定位过程结束，其他待定位节点均实施上述方法，完成自身的定位过程。