一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，包括：锚节点向网络中的节点广播自身的锚节点信息，节点收集所有锚节点信息；锚节点将收集到的锚节点信息构建跳数向量和距离向量并发送到sink节点；sink节点将接收到的两个向量作为训练数据训练堆栈自编码器得到距离估计模型，并将模型发送给网络中的未知节点；未知节点将收集到的锚节点信息输入到模型中，模型的输出为未知节点到达锚节点的距离估计向量；未知节点根据距离估计向量构建目标函数，将目标函数的最小值对应的解作为自身坐标。本发明专利技术根据网络实际所处环境的特性，通过学习网络中锚节点收集的数据提高非测距定位方法在所部属的网络的实用性，实现在不同网络下的精准定位。

A non ranging location method for wireless sensor networks based on stack self encoder

【技术实现步骤摘要】
一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法。
技术介绍
无线传感器网络节点定位是在网络中存在若干位置已知的锚节点(Anchornodes)的前提下，对网络中位置未知的节点进行位置估计。目前WSNs中的定位算法可以分为两大类，分别是测距(Range-based)和非测距(Range-free)。基于测距的定位算法需要在传感器节点上安装额外的硬件设备来收集测距相关的物理参数，例如到达角(AoA)，到达时间(ToA)和接收信号强度(RSS)等，以测量收发机之间的距离。该类方法通常能获得较高的定位精度，但额外硬件的安装和使用将使得网络的成本和功耗变大，因此该类方法多应用于部署在小区域的小规模网络，例如室内环境。如图1所示为现有技术中具有代表性的非测距定位方法，其中DV-Hop是由锚节点根据泛洪收集到的跳数和距离信息计算平均跳进(AverageHopProgress,AHP)，再利用节点间的跳数乘以AHP得到节点间的距离，最后使用多边定位法定位；LAEP是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、锚节点向网络中的节点广播自身的锚节点信息，节点收集所有锚节点信息，所述节点包括未知节点和锚节点；/nS2、锚节点将自身收集到的锚节点信息分别构建跳数向量和距离向量，并将所述跳数向量和距离向量发送到选定的sink节点，所述sink节点为网络中计算资源最强的锚节点；/nS3、sink节点将接收到的跳数向量和距离向量作为训练数据训练堆栈自编码器得到距离估计模型，并将所述距离估计模型发送给网络中的未知节点；/nS4、未知节点将收集到的锚节点信息输入到距离估计模型中，距离估计模型的输出为未知节点到达锚节点的距离估...

【技术特征摘要】
1.一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、锚节点向网络中的节点广播自身的锚节点信息，节点收集所有锚节点信息，所述节点包括未知节点和锚节点；
S2、锚节点将自身收集到的锚节点信息分别构建跳数向量和距离向量，并将所述跳数向量和距离向量发送到选定的sink节点，所述sink节点为网络中计算资源最强的锚节点；
S3、sink节点将接收到的跳数向量和距离向量作为训练数据训练堆栈自编码器得到距离估计模型，并将所述距离估计模型发送给网络中的未知节点；
S4、未知节点将收集到的锚节点信息输入到距离估计模型中，距离估计模型的输出为未知节点到达锚节点的距离估计向量；
S5、未知节点根据所述距离估计向量构建目标函数，将目标函数的最小值对应的解作为自身坐标。


2.根据权利要求1所述的一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，其特征在于，所述锚节点信息具体为包含锚节点的ID信息、位置信息和跳数信息的message数据包。


3.根据权利要求2所述的一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，其特征在于，所述节点收集所有锚节点信息还包括：
S11、节点在内存中建立并维护一个锚节点信息表AT，用于保存收集到的锚节点信息；
S12、节点接收到锚节点发送的锚节点信息后，检查该锚节点信息中的ID信息是否存储于所述节点所维护的锚节点信息表AT中并完成message数据包的转发。


4.根据权利要求3所述的一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，其特征在于，所述锚节点将自身收集到的锚节点信息分别构建跳数向量和距离向量的构建方式具体为：所述网络中存在Na个锚节点，锚节点的ID信息为1～Na，跳数向量和距离向量的维度均为Na，则锚节点i的跳数向量为距离向量为其中锚节点i的跳数向量hi为从其锚节点信息表AT中获得的跳数信息，每个元素表示锚节点i到ID信息对应的锚节点的最小跳数；距离向量di表示锚节点i与ID信息为1～Na的锚节点之间的欧式距离，根据锚节点信息表AT中保存的锚节点的位置信息由公式计得，其中xi为锚节点i位置信息中的横坐标，yi为锚节点i位置信息中的纵坐标，xj为锚节点j位置信息中的横坐标，yj为锚节点j位置信息中的纵坐标。


5.根据权利要求1所述的一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，其特征在于，所述sink节点自身收集网络中的锚节点信息，并根据锚节点信息分别构建跳数向量和距离向量。


6.根据权利要求5所述的一种基于堆栈自编码器的无线传感器网络非测距定位方法，其特征在于，所述sink节点量接收到的跳数向量和距离向量作为训练数据训练堆栈自编码器的具体步骤为：
S31、将自身构建的跳数向量和接收到的跳数向量形成跳数矩阵，将自身构建的距离向量和接收到的距离向量形成距离矩阵；
S32、以跳数矩阵为训练数据训练堆栈自编码器的第一个自编码器，根据第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星成，纪文杰，刘异橦，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44