一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法技术

本发明专利技术提供一种不规则网络节点分布下一种非测距节点定位方法，即根据经典的DV

【技术实现步骤摘要】
一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法


[0001]本专利技术涉及无线传感器节点定位领域，尤其是涉及一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法。

技术介绍

[0002]无线传感器网络(WSN,wireless sensor networks)通常由许多传感器节点组成，用于连续监控，检测和收集来自各种环境或对象的数据。由于其易于部署，自组织、低成本、动态拓扑的特点，无线传感器网络(WSN)在物联网中变得越来越重要。由于它们的传输范围短，传感器节点通常无法直接与基站通信，因此它们选择多跳通信。然而，如果数据收集节点的位置未知，则传感数据可能会变得无用，这使得定位成为WSN领域的一个关键性问题。在实际应用场景中，网络节点定位精度面临一些挑战：一方面，网络环境的电磁波辐射射程、方向、角度等不可能完全相同，进而网络节点的通信半径不再是理想圆周。另一方面，对于节点之间通信路径存在迂回的不规则网络来说，利用所有锚节点的平均多跳距离近似直线距离会累计较大误差，进而导致节点定位精度较低。
[0003]定位算法被用于各种现实生活中的应用，如在工业领域检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法，其特征在于：包括以下几个步骤：步骤1：参数设置：设定N个传感器节点被随机拓扑在L
×
L方形监控区域，m个传感器节点配备了GNSS信号接收单元可实现自身位置感知或人为标定，即为锚节点，剩余N
‑
m个传感器节点为未知节点，它们的位置不能通过自身感知确定；此外，节点的通信半径为R，并且可以与覆盖范围内的节点直接通信，通过不确定度p(d)来描述两个节点之间距离为d的通信连接，精度阈值ε；步骤2：计算未知节点到锚节点的估计距离：利用锚节点的判断条件判断锚对类型，通过不同锚对类型的计算方式计算节点间估计距离值；步骤3：考虑未知节点的位置偏移误差和最小跳数对估计距离的影响，构建加权最小最大残差优化问题的目标函数；步骤4：迭代凸优化问题求解未知节点坐标。2.根据权利要求1所述一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法，其特征在于：所述的步骤1中通过不确定度p(d)来描述节点之间的通信链接具体包括如下步骤：其中，DoI表示无线电传播方向上每单位度变化的最大路径损耗百分比变化，d表示任意两个节点间的距离，R表示节点的通信半径。3.根据权利要求1所述一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法，其特征在于：步骤2中所述未知节点到锚节点的估计距离具体包括如下步骤：步骤2.1：在网络中锚节点信息传播，具体的：锚节点A＝{a1,a2,...a
m
}，其中一个锚节点所要广播的数据包含自身识别编号Identifications,ID、位置(x
a
,y
a
)、自身到未知节点之间的初始为0的跳数值h信息，即ID＝a,x
a
＝(x
a
,y
a
),h＝0,a＝1,
…
,m，这些数据被称为一个数据包，并通过泛洪策略被散播给网络中未知节点；邻居节点一旦接收到此数据包信息后将跳数值加1，同时会选择保存离自身最近的锚节点的跳数值数据包，然后向其余邻居节点广播此数据包；当网络中每个节点完成数据包接收时泛洪过程结束，期望未知节点获得必要的信息，包括锚的位置和跳数，以实现自身定位；步骤2.2：利用锚节点计算平均跳距：根据步骤2.1广播的锚的位置和跳数，锚节点a
i
和a
j
获得到任意未知节点u的最小跳数值和锚节点的真实位置已知，两个锚节点之间的距离使用表示；进而依据不同锚节点间的最小跳数值，计算平均跳距并将其广播到网络；步骤2.3：根据几何关系判断条件分别计算未知节点到锚节点之间的距离估计根据步骤2.2获得的锚节点的平均跳距在迂回路径选择两个锚节点，将其与未知节点进行
几何关系判断最优、次优、不可用节点对三种情况，并计算节点间距离4.根据权利要求2所述一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法，其特征在于：所述步骤2.2中利用锚节点计算平均跳距具体采用如下公式得到平均跳距所述步骤2.2中利用锚节点计算平均跳距具体采用如下公式得到平均跳距其中，和分别表示锚节点a
i
和a
j
到未知节点u的最小跳数值，两个锚节点之间的距离如下：其中，||
·
||2表示l2范数，分别表示第a
i
个锚节点与第a
j
个锚节点的位置，m表示锚节点数量。5.根据权利要求2所述一种不规则网络节点分布下非测距节点定位方法，其特征在于：所述步骤2.3根据几何关系判断条件分别计算未知节点到锚节点之间的距离估计具体包括如下步骤：(1)最优锚节点对的判断条件：对于未知节点u，如果锚节点a
i
和a
j
满足以下不等式，则这两个锚节点可作为最优锚节点对；直观地说，最优锚节点对受两个条件的约束：条件1，两个锚节点都位于彼此的最大潜在覆盖区域之外；条件2，锚节点的最大潜在覆盖区域必须重叠，并且可以通过余弦定律确定重叠；由于相交区域相对较小，因此最优锚节点对提供了理想的几何关系以获得精确的距离估计；因此，锚节点和未知节点之间的预期距离被认为是估计其距离的较好选择；距离估计；因此，锚节点和未知节点之间的预期距离被认为是估计其距离的较好选择；距离估计；因此，锚节点和未知节点之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱倩，冷俊芳，程聪聪，张梦，赵铮，金勇，肖启阳，郭凌辉，姚鸿泰，晏加元，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：