本发明专利技术涉及一种基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法。本发明专利技术将WSN区域划分为n个同心正六边形；将锚节点放置到网络区域的中心，作为移动的起始点；锚节点每移了Rm长度，广播自己的位置信息；判断区域内的节点是否都已完成自定位，若是没完成，重复步骤(5)，否则，定位结束。该算法也缩短了传统的基于锚节点的策略的路径长度，计算复杂度不高，但定位精度较高。该算法选择高效的静态锚节点，降低网络系统的计算和通信开销，同时也降低递增式定位所带来的累计误差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
无线传感器网络（Wireless Sensor Network,简称WSN)是由部署在特定的监测 区域内大量廉价、微型的、具有通信能力和计算能力的感器节点构成的自组织分布式网络 系统，它具有快速展开、高健壮性和抗毁性等特点，能够广泛应用于军事、环境检测和预报、 智能家居等诸多领域，已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视。 节点定位作为WSN中很重要的一部分，自然也是国内外研究的热点。节点定位 (Node Localization)是指通过一定的方法、技术和手段，再结合区域中的锚节点计算出网 络中的未知节点的相对位置或者绝对位置的过程。在通常的WSN中，一般有两种节点，一种 是未知节点（Unknown Node，UN)，其不知道自己的物理位置信息，需要通过定位得到位置信 息；另一种是信标节点（Beacon Node，BN)或称锚节点（Anchor Node，AN)，其相关位置信息 是已知的，其是事先布置好或者是带有可获得自己位置信息的GPS等设备的传感器节点。 关于WSN中节点定位问题存在大量的研究和算法，定位过程主要是基于两种节点即静态锚 节点和动态锚节点来完成，但由于锚节点的成本比较高，最近来大多研究人员转向减少锚 节点的数量的研究，基于移动锚节点的研究尤为多，因为其只需要一个或少数几个锚节点， 可大大减少锚节点的数量，进而可降低定位的成本。 无线传感器网络的定位技术可以按照节点间是否测距来划分，其中，比较常用的 一种是基于接收信号强度指示的测距技术。接收端根据接收到的发射端发来的某一功率， 通常利用已有的理论或者经验传输模型，再结合信号在传播的过程中的功率损耗，将功率 转化为传输距离来进行测距的一种方法。基于RSSI的测距就是根据接收的信号强度测量 距离的一种方法。信号在传输的时候会有一定的损耗，在测距时，发射功率已知，功耗与传 输距离存在关系，可以利用传输过程中信号的功耗，得到信号传输距离。 未知节点通过测距技术得到了自身与锚节点的距离信息后，通常利用三边测量法 或极大似然估计法进行自身定位。 三边测量法是本算法会用到的方法，具体实现如下：设点A、点B、点C是锚节点， 点D是未知节点，三个锚节点的坐标分别为（x a,ya)、（xb,yb)和（X。，y。)，D点坐标为（X，y)， D到三个锚节点的距离分别为da、4和d。。由式（1-1)可以计算节点D的坐标即式（1-2)， 另一种分类方法则是根据节点定位事件是否同时发生可把定位算法划分为并发 式（Incremental)和递增式（Concurrent)定位两类。采用并发式定位算法时无线传感器 网络中的节点是同时开始计算位置的，节点之间不会相互影响。这类算法能有效的减小累 积误差且避免局部最小的情况发生；递增式定位算法一般是从少数几个节点开始定位，然 后将已被定位的节点（即已知节点）转换为静态锚节点，剩余的未知节点根据与这些已知 节点之间的距离或者角度信息采用最大似然法或三边测量法等方式完成位置估算。在递增 式定位过程中，每个节点在位置计算的过程中都会产生误差，这样难免会产生较严重的误 差累积问题，本专利技术通过限定已知节点转化为静态锚节点的条件来降低累计误差，
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种可以有效地解决现有无线传感器网络移动锚节点定位 算法的共线性问题，降低递传统增式定位算法所带来的累计误差的基于正六边形的无线传 感器网络递增式定位算法。 本专利技术的目的是这样实现的： (1)将WSN区域划分为n个同心正六边形，n的值计算如下； 式中，S是无线传感器网络区域面积，L是最内层正六边形的边长； (2)将锚节点放置到网络区域的中心，作为移动的起始点； (3)锚节点沿着最内层的正六边形移动，移动完成后继续向外沿着水平方向移动， 长度为锚节点的通信半径R ni，然后继续沿着下一层的正六边形移动，直到遍历完所有的正 六边形； (4)锚节点每移了 Rni长度，广播自己的位置信息； (5)区域内未知节点在收到了三个或更多的锚节点信息时，进行定位，定位完成 后，将自己的位置信息发给控制台，控制台根据优化的递增式定位法决定该节点是否可以 转换为静态锚节点； (6)判断区域内的节点是否都已完成自定位，若是没完成，重复步骤（5)，否则，定 位结束。 所述步骤⑴中，各层正六边形的边长L1Q = 1，2, 3...，n)为锚节点通信半径的 正整数倍，取值分别为RniJRni.....IiRni，移动锚节点的通信半径为R ni，未知节点的通信半径 为R。。 本专利技术的有益效果在于： 在ILAH算法中锚节点沿着正六边形移动，移动轨迹为同心的正六边形，锚节点每 移动最内层正六边形的边长的距离，广播一次自己的位置信息，这样形成的虚拟锚节点可 以形成一个正三角形，保证了未知节点收到的锚节点的位置是不共线的，该算法也缩短了 传统的基于锚节点的策略的路径长度，计算复杂度不高，但定位精度较高。该算法选择高效 的静态锚节点，降低网络系统的计算和通信开销，同时也降低递增式定位所带来的累计误 差。【附图说明】 图1为本专利技术基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法的流程图。 图2为本专利技术基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法锚节点的移动轨 迹。 图3为本专利技术基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法递增式定位原理 图。 图4为本专利技术基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法在圆形区域内定 位效果图。 图5为本专利技术基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法未知节点通信半 径与定位覆盖率的关系。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步描述： 本专利技术提供了（ILAH)。该算 法将整个定位区域划分为同心的正六边形，锚节点在移动时，按要求广播其位置信息包，使 区域内的未知节点可以至少收到3个信息包，节点通过这些信息包完成自定位；定位完成 后将定位精度高的节点转化为静态锚节点，转化而来的静态锚节点将参与未知节点的优化 的递增式定位，在定位过程中，ILAH算法通过RSSI值得到锚节点和未知节点间的距离，用 加权的三边定位算法来降低定位误差。 实现本专利技术目的技术方案包括： -种基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法，其特征在于： 步骤1 :将WSN区域划分为n个同心正六边形，n的值计算如下； 式中，S是无线传感器网络区域面积，L是最内层正六边形的边长； 步骤2 :将锚节点放置到网络区域的中心，作为移动的起始点； 步骤2 :锚节点沿着最内层的正六边形移动，移动完成后继续向外沿着水平方向 移动，长度为锚节点的通信半径Rni，然后继续沿着下一层的正六边形移动，直到遍历完所有 的正六边形； 步骤4 :锚节点每移了 Rni长度，就广播自己的位置信息； 步骤5 :区域内未知节点在收到了三个或更多的锚节点信息时，可以进行定位，定 位完成后，将自己的位置信息发给控制台，控制台根据优化的递增式定位法决定该节点是 否可以转换为静态锚节点； 步骤6 :判断区域内的节点是否都已完成自定位，若是没完成，重复步骤当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于正六边形的无线传感器网络递增式定位算法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将WSN区域划分为n个同心正六边形，n的值计算如下；式中，S是无线传感器网络区域面积，L是最内层正六边形的边长；(2)将锚节点放置到网络区域的中心，作为移动的起始点；(3)锚节点沿着最内层的正六边形移动，移动完成后继续向外沿着水平方向移动，长度为锚节点的通信半径Rm，然后继续沿着下一层的正六边形移动，直到遍历完所有的正六边形；(4)锚节点每移了Rm长度，广播自己的位置信息；(5)区域内未知节点在收到了三个或更多的锚节点信息时，进行定位，定位完成后，将自己的位置信息发给控制台，控制台根据优化的递增式定位法决定该节点是否可以转换为静态锚节点；(6)判断区域内的节点是否都已完成自定位，若是没完成，重复步骤(5)，否则，定位结束。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡绍滨，潘实，王念滨，张志强，潘海为，冯晓宁，谢晓芹，周连科，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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