無線傳感器網絡節點定位的方法
2023-06-01 05:09:11 5
專利名稱：無線傳感器網絡節點定位的方法
技術領域：
本發明涉及一種定位方法，尤其是一種無線網絡傳感器網絡節點定位的方法，屬於無線傳感器網絡定位的技術領域。
背景技術：
無線傳感器網絡(wireless sensor network,WSN)是由部署在監測區域內大量的微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、採集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象信息，並發送給觀察者。無線傳感器網絡集合了傳感器技術、微機電系統(MEMS)技術、嵌入式計算技術、無線通信技術和分布式信息處理技術於一體，通過傳感器與外界交互，完成數據採集、處理、通信及管理等功能。在許多情況下，無線傳感器網絡中的節點需要知道自身的物理位置。對於大多數應用，不知道傳感器位置而感知的數據是沒有意義的。然而在無線傳感器網絡中，為每一個節點手動設置位置或是為其配置一個GPS (Global Positioning System)接收機都是不可能的。無線傳感器網絡的定位主要分為兩類:一類就是對監測目標定位，而另一類則是對傳感器節點本身的定位，即網絡節點自定位。在節點位置信息並非全部可知的情況下，節點自定位算法顯然是目標定位算法的前提。因此，在多數應用中，準確而開銷小的傳感器定位至關重要。獲得傳感器節點位置至少有以下幾方面的用途:首先，節點所採集到的數據必須與測量坐標系內的位置結合，沒有位置信息的數據幾乎沒有利用價值；其次，傳感器網絡的一些系統功能，比如網絡拓撲控制、基於地理信息的路由等，需要位置信息，另外己知位置可優化網絡運行期間的值守調度機制使網絡中冗餘節點不定期地輪休以延長壽命；最後，位置信息對傳感器網絡中的服務性應用非常重要，更為重要的是，隨著傳感器網絡技術的不斷進步，很自然地會出現更多基於位置信息的協議和應用。正是基於上述原因，傳感器網絡的定位技術是網絡正常運行的最基本也是最重要的條件。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種無線傳感器網絡節點定位的方法，其能減少無線傳感網絡中節點定位的能量消耗，獲得較精確的定位結果，適應性強。按照本發明提供的技術方案，一種無線傳感器網絡節點定位的方法，所述定位方法包括如下步驟:a、節點的拋灑:隨機在設定區域內拋灑所需數量的傳感器網絡節點；b、節點之間跳數關係的獲取:對於所有傳感器網絡節點，通過和周圍傳感器網絡節點之間的信息交換，來獲取傳感器網絡節點之間的跳數關係，建立無線傳感器網絡的跳數關係表；C、節點的粗定位:利用上述跳數關係表，對傳感器網絡節點進行粗定位；
d、迭代求精:對上述粗定位進行循環迭代，以獲取所需精度的傳感器網絡節點的節點坐標。所述步驟b中，採用距離矢量交換方法來獲取傳感器網絡節點之間的跳數關係。所述步驟c中，利用DV-HoP方法對傳感器網絡節點進行粗定位。在利用DV-HoP算法進行粗定位時，利用全網平均每跳距離代替最近信標節點的平均節點距離。所述步驟d中，利用Atiken迭代方法，建立迭代模型，以對所述粗定位進行循環迭代。所述利用Atiken迭代方法時，所設定的迭代終止條件包括最大迭代次數及迭代精度。本發明的優點:採用距離矢量交換方法來獲取無線傳感器網絡中傳感器網絡節點的跳數關係，以建立跳數關係表，根據跳數關係表利用DV-Hop方法進行粗定位，利用Aitken迭代方法進行迭代運算，以獲取精確的傳感器網絡節點坐標，能減少無線傳感網絡中節點定位的能量消耗，獲得較精確的定位結果，適應性強。
圖1、2為本發明與現有定位方法在定位精度上比較的仿真示意圖，其中:圖1為在不同通信半徑作用下定位方法的比較仿真示意圖。圖2為在不同信標節點比例作用下定位方法的比較仿真示意圖。圖3為本發明與現有定位方法在適應性上比較的仿真示意圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。為了能夠對無線傳感器網絡中無線傳感器節點進行精確定位，滿足無線傳感器網絡的應用要求，本發明的定位方法包括如下步驟，具體地:a、節點的拋灑:隨機在設定區域內拋灑所需數量的傳感器網絡節點；對於無線傳感器網絡而言，其應用領域一般是較複雜的地理環境，如水下、森林、軍事場合等等，這些場合不可能由人工一個個按照固定的布局布置網絡節點。所以，傳感器網絡節點的隨機拋灑是唯一的方式，隨機拋灑所帶來的影響就是對於整個網絡而言，網絡中傳感器網絡節點的布局不是固定的。b、節點之間跳數關係的獲取:對於所有傳感器網絡節點，通過和周圍傳感器網絡節點之間的信息交換，來獲取傳感器網絡節點之間的跳數關係，建立無線傳感器網絡的跳數關係表；具體地，所述跳數計算是根據無線傳感器網絡中信標節點之間的通信來實現的，信標節點是指無線傳感器網絡中帶有定位裝置或知道自身坐標信息的節點；鄰居節點是指能接收到節點數據的節點，即是說在某節點通信距離內的節點。信標節點向鄰居節點廣播自身位置信息的分組，其中所述分組信息包括跳數欄位，且將該值初始化為O。接收節點記錄到每個信標節點的最小跳數，同時忽略來自同一個信標節點的較大的跳數，然後將跳數值加I轉發給鄰居節點。以此方式，建立網絡節點跳數關係表。即採用距離矢量交換方法來獲取傳感器網絡節點之間的跳數關係。在獲取了未知節點和信標節點的跳數關係以及信標節點之間的跳數關係之後，可以利用如下公式計算平均每跳距離，對於第i個信標節點:
權利要求
1.種無線傳感器網絡節點定位的方法，其特徵是，所述定位方法包括如下步驟: (a)、節點的拋灑:隨機在設定區域內拋灑所需數量的傳感器網絡節點； (b)、節點之間跳數關係的獲取:對於所有傳感器網絡節點，通過和周圍傳感器網絡節點之間的信息交換，來獲取傳感器網絡節點之間的跳數關係，建立無線傳感器網絡的跳數關係表; (C)、節點的粗定位:利用上述跳數關係表，對傳感器網絡節點進行粗定位； (d)、迭代求精:對上述粗定位進行循環迭代，以獲取所需精度的傳感器網絡節點的節點坐標。
2.據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點定位的方法，其特徵是:所述步驟(b)中，採用距離矢量交換方法來獲取傳感器網絡節點之間的跳數關係。
3.據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點定位的方法，其特徵是:所述步驟(c)中，利用DV-HoP方法對傳感器網絡節點進行粗定位。
4.據權利要求3所述的無線傳感器網絡節點定位的方法，其特徵是:在利用DV-HoP算法進行粗定位時，利用全網平均每跳距離代替最近信標節點的平均節點距離。
5.據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點定位的方法，其特徵是:所述步驟(d)中，利用Atiken迭代方法，建立迭代模型，以對所述粗定位進行循環迭代。
6.據權利要求5所述的無線傳感器網絡節點定位的方法，其特徵是:所述利用Atiken迭代方法時，所設定的迭代終止條件包括最大迭代次數及迭代精度。
全文摘要
本發明涉及一種無線網絡傳感器網絡節點定位的方法。按照本發明提供的技術方案，一種無線傳感器網絡節點定位的方法，所述定位方法包括如下步驟a、節點的拋灑隨機在設定區域內拋灑所需數量的傳感器網絡節點；b、節點之間跳數關係的獲取對於所有傳感器網絡節點，通過和周圍傳感器網絡節點之間的信息交換，來獲取傳感器網絡節點之間的跳數關係，建立無線傳感器網絡的跳數關係表；c、節點的粗定位利用上述跳數關係表，對傳感器網絡節點進行粗定位；d、迭代求精對上述粗定位進行循環迭代，以獲取所需精度的傳感器網絡節點的節點坐標。本發明能減少無線傳感網絡中節點定位的能量消耗，獲得較精確的定位結果，適應性強。
文檔編號H04W84/18GK103096469SQ20131006078
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者彭力, 邵偉 申請人:無錫林之盛科技有限公司