无线传感器节点定位的方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种无线传感器节点定位的方法、装置、设备和存储介质，包括：针对每一信标节点，根据传感器节点之间的距离，确定信标节点到每一其他传感器节点的最小跳数；并根据信标节点到其他信标节点的最小跳数和距离计算信标节点的平均跳距离；基于改进灰狼算法修正每个信标节点的平均跳距离；利用修正后的平均跳距离，信标节点到待定位节点的最小跳数，基于三维双曲线改进最小二乘法计算得到待定位节点的位置。本方案根据节点间的实际距离以及灰狼算法获得更精确的平均跳距离，并利用三维双曲线改进最小二乘法提高最后根据平均跳距离计算待定位节点位置的精确度。离计算待定位节点位置的精确度。离计算待定位节点位置的精确度。

【技术实现步骤摘要】
无线传感器节点定位的方法、装置、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及节点定位
，特别涉及一种无线传感器节点定位的方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]无线传感器网络是一种通过无线通信技术把数以万计的传感器节点组织到一起而构成的网络。通过组件无线传感器网络，可以实时采集到网络覆盖范围内包括电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分等多种参数。因此，无线传感器网络在气象预测、环境监控、光伏阵列监控等领域被普遍应用。
[0003]由于无线传感器网络(以下简称网络)包含海量的传感器节点，因此如何确定网络中每一传感器节点的位置，即传感器节点的定位，就成了一个亟待解决的问题。
[0004]现有的一种无线传感器节点定位的方法是，采用DV
‑
hop(为Distance
‑
Vector
‑
Hop的缩写，中文表示为距离
‑
向量
‑
跳)算法估算一个未知节点，即未确定位置的传感器节点，相对于若干个预设的信标节点的距离，其中信标节点为预先标定了所在位置的传感器节点，由此确定出传感器节点的位置。
[0005]DV
‑
hop算法在估算节点之间的距离时误差较大，导致基于DV
‑
hop算法进行定位时确定出的未知节点的位置的误差也较大，因此，上述现有的方法的精确度较低。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种无线传感器节点定位的方法、装置、设备和存储介质，以提高无线传感器节点定位的精确度。
[0007]本申请第一方面提供一种无线传感器节点定位的方法，用于确定无线传感器网络中待定位节点的位置，包括：
[0008]针对每一信标节点，根据传感器节点之间的距离，确定所述信标节点到每一其他传感器节点的最小跳数；其中，所述信标节点为所述无线传感器网络中预设的多个传感器节点，所述其他传感器节点，包括除针对的所述信标节点以外的每一个传感器节点；
[0009]针对每一所述信标节点，根据所述信标节点到所述其他信标节点的最小跳数和距离计算所述信标节点的平均跳距离；
[0010]基于改进灰狼算法对每个所述信标节点的平均跳距离进行修正；
[0011]利用所述信标节点修正后的所述平均跳距离，所述信标节点到待定位节点的最小跳数，基于三维双曲线改进最小二乘法计算得到所述待定位节点的位置；其中，所述待定位节点包括除所述信标节点以外的每一个传感器节点。
[0012]本申请第二方面提供一种无线传感器节点定位的装置，用于确定无线传感器网络中待定位节点的位置，包括：
[0013]确定单元，用于针对每一信标节点，根据传感器节点之间的距离，确定所述信标节点到每一其他传感器节点的最小跳数；其中，所述信标节点为所述无线传感器网络中预设
的多个传感器节点，所述其他传感器节点，包括除针对的所述信标节点以外的每一个传感器节点；
[0014]第一计算单元，用于针对每一所述信标节点，根据所述信标节点到所述其他信标节点的最小跳数和距离计算所述信标节点的平均跳距离；
[0015]修正单元，用于基于改进灰狼算法对每个所述信标节点的平均跳距离进行修正；
[0016]第二计算单元，用于利用所述信标节点修正后的所述平均跳距离，所述信标节点到待定位节点的最小跳数，基于三维双曲线改进最小二乘法计算得到所述待定位节点的位置；其中，所述待定位节点包括除所述信标节点以外的每一个传感器节点。
[0017]本申请第三方面提供一种电子设备，包括存储器和处理器；
[0018]其中，所述存储器用于存储计算机程序；
[0019]所述处理器用于执行所述计算机程序，具体用于实现本申请第一方面任意一项所提供的无线传感器节点定位的方法。
[0020]本申请第四方面提供一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时，具体用于实现本申请第一方面任意一项所提供的无线传感器节点定位的方法。
[0021]本申请提供一种无线传感器节点定位的方法、装置、设备和存储介质，包括：针对每一信标节点，根据传感器节点之间的距离，确定信标节点到每一其他传感器节点的最小跳数；并根据信标节点到其他信标节点的最小跳数和距离计算信标节点的平均跳距离；基于改进灰狼算法修正每个信标节点的平均跳距离；利用修正后的平均跳距离，信标节点到待定位节点的最小跳数，基于三维双曲线改进最小二乘法计算得到待定位节点的位置。本方案根据节点间的实际距离以及灰狼算法获得更精确的平均跳距离，并利用三维双曲线改进最小二乘法提高最后根据平均跳距离计算待定位节点位置的精确度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请实施例提供的一种无线传感器节点定位的方法的流程图；
[0024]图2为本申请实施例提供的一种跳数分析示意图；
[0025]图3为本申请实施例提供的一种随机节点分布模型；
[0026]图4为本申请实施例提供的一种实验结果示意图；
[0027]图5为本申请实施例提供的另一种实验结果示意图；
[0028]图6为本申请实施例提供的又一种实验结果示意图；
[0029]图7为本申请实施例提供的一种无线传感器节点定位的装置的结构示意图；
[0030]图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]为了便于理解本申请实施例提供的无线传感器节点定位的方法，首先对现有的DV
‑
hop算法的实现原理进行简要说明。
[0033]DV
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hop算法主要可以包括以下三个步骤。
[0034]步骤一，每个信标节点按照贝尔曼
‑
福特路由交换协议(一种现有的路由协议，属于距离矢量路由协议)向网络中每一个其他节点(指除自身以外的节点)传播自身的节点数据，以便记录本信标节点到每一个其他节点的最小跳数(可以记为hop)，具体的，信标节点发出的节点数据的格式可以为(信标节点编号，信标节点位置，跳数)，其中信标节点位置可以用三维坐标(x，y，z)表示。跳数，是指这条节点数据从信标节点传播到网络中某个其他节点的过程中这条节点数据被发送的次数，或者说，一个节点到另一个节点的最小跳数，反映了这两个节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器节点定位的方法，其特征在于，用于确定无线传感器网络中待定位节点的位置，包括：针对每一信标节点，根据传感器节点之间的距离，确定所述信标节点到每一其他传感器节点的最小跳数；其中，所述信标节点为所述无线传感器网络中预设的多个传感器节点，所述其他传感器节点，包括除针对的所述信标节点以外的每一个传感器节点；针对每一所述信标节点，根据所述信标节点到所述其他信标节点的最小跳数和距离计算所述信标节点的平均跳距离；基于改进灰狼算法对每个所述信标节点的平均跳距离进行修正；利用所述信标节点修正后的所述平均跳距离，所述信标节点到待定位节点的最小跳数，基于三维双曲线改进最小二乘法计算得到所述待定位节点的位置；其中，所述待定位节点包括除所述信标节点以外的每一个传感器节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对第一传感器节点，确定所述信标节点到所述第一传感器节点的最小跳数的过程包括：所述第一传感器节点收到第二传感器节点发送的节点数据后，确定所述第一传感器节点到所述第二传感器节点的距离；其中，所述节点数据由所述信标节点发出，所述第二传感器节点发送的节点数据携带有所述信标节点到所述第二传感器节点的最小跳数；若所述第一传感器节点到所述第二传感器节点的距离小于或等于预设的第一距离阈值，在所述节点数据携带的最小跳数的基础上增加0.5，获得所述信标节点到所述第一传感器节点的最小跳数；若所述第一传感器节点到所述第二传感器节点的距离大于第一距离阈值且小于或等于第二距离阈值，在所述节点数据携带的跳数的基础上增加1，获得所述信标节点到所述第一传感器节点的最小跳数；其中，所述第一距离阈值为所述第二距离阈值的一半。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于改进灰狼算法对每个所述信标节点的平均跳距离进行修正，包括：初始化狼群中每一个体的位置；根据狼群中每一个体的适应度确定第一灰狼，第二灰狼和第三灰狼；更新狼群中每一个体的位置；更新所述第一灰狼，所述第二灰狼和所述第三灰狼；判断狼群是否满足预设的结束迭代条件，若是，输出修正后的平均跳距离，若否，返回执行所述更新狼群中每一个体的位置步骤，直至满足所述结束迭代条件为止。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述信标节点修正后的所述平均跳距离，所述信标节点到待定位节点的最小跳数，基于三维双曲线改进最小二乘法计算得到所述待定位节点的位置，包括：根据所述信标节点的平均跳距离和所述信标节点到所述待定位节点的最小跳数计算得到所述信标节点到所述待定位节点的距离；根据所述信标节点到所述待定位节点的距离，所述信标节点的位置，确定第一公式：其中，(x
i
，y
i
，z
i
)为任一信标节点AN
i
的位置，(x
m
，y
m
，z
m
)表示需要计算的待定位节点M的位置，
将所述第一公式按最小二乘法转换为第二公式：Za＝(Va
T
Va)
‑1Va
T
Pa，并求解所述第二公式，获得所述待定位节点的位置；其中：所述n为信标节点的总数。5.一种无线传感器节点定位的装置，其特征在于，用于确定无线传感器网络中待定位节点的位置，包括：确定单元，用于针对每一信标节点，根据传感器节点之间的距离，确定所述信标节点到每一其他传感器节点的最小跳数；其中，所述信标节点为所述无线传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭一翰，张玉忠，赵华国，张晓雨，丁浩，
申请(专利权)人：中国农业银行股份有限公司青岛市分行，
类型：发明
国别省市：