[发明专利]一种基于三角形形态估计的WSN快速自定位方法

权利要求书

1.一种基于三角形形态估计的WSN快速自定位方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤一：初始化网络配置，设置RSSI的阈值RSSI_threshold； 

步骤二：未知节点周期地向通信范围内的所有节点发送定位请求信号； 

步骤三：锚节点采取事件触发唤醒机制；收到定位请求信号的锚节点自动被唤醒，计算RSSI值，并将分配给自身的节点ID、RSSI值和自身坐标发送给未知节点；锚节点在特定时间内没收到定位请求信号，则自动关闭射频模块，进入低功耗休眠状态； 

步骤四：未知节点收集所有邻居锚节点发来的信息包，并判断收集到的RSSI值是否大于阈值RSSI_threshold，舍弃RSSI值低于阈值RSSI_threshold的锚节点，保留高于阈值RSSI_threshold的锚节点； 

步骤五：根据信号传播路径损耗模型，将所有来自有效锚节点的RSSI值转换成距离，假设有n个有效锚节点，则转化出来的距离序列为(r₁,r₂,r₃,…,r_n)； 

步骤六：从有效锚节点中任选3个组成三角形，判断锚节点是否满足有效三角形的两个基本条件，即判断未知节点是否在锚节点三角形的内部，同时锚节点三角形是否近似正三角形； 

步骤七：对所有满足有效三角形基本条件的三角形，运用三角形质心算法进行定位；如果共有m组三角形满足有效三角形的条件，运用三角形质心定位算法后，求出m个质心点(x_i,y_i)(i＝1,2,…,m)，对这些质心点再次求质心，得到未知节点最后的估计位置(x,y)； 

步骤八：在锚节点稀疏部署的区域或者边缘区域，无法组成有效三角形；未知节点的有效邻居锚节点的数目是2个或者2个以上时，使用两点定位方法，实现未知节点的定位； 

步骤九：如果未知节点附近只有一个有效的锚节点，则定位结果取该锚节点的位置；如果未知节点附近没有任何有效的锚节点，则该未知节点无法定位。 

2.如权利要求1所述的基于三角形形态估计的WSN快速自定位方法，其特 征在于，所述未知节点最后的估计位置(x,y)通过下述公式计算得到： 

。

3.如权利要求1所述的基于三角形形态估计的WSN快速自定位方法，其特征在于，步骤八中，使用两点定位方法，实现未知节点的定位的具体步骤为： 

假设未知节点S只与锚节点A、B相邻，根据三角形的有关知识可以计算出未知节点两个可能位置S与S′；此时，存在一个锚节点C与锚节点A、B互为邻居节点，与未知节点S不相邻，此时C与S的距离大于通信半径；根据这些条件来判断出S的真实位置； 

A，B是锚节点，S为未知节点，锚节点A的坐标为(x_A,y_A)，锚节点B的坐标为(x_B,y_B)，未知节点S的坐标为(x_S,y_S)；根据RSSI-d关系测得AS，BS，AB的距离分别为d₁，d₂，d₃，在ΔABS中，过点S分别向边AB、X轴作垂线SC、SF，分别过点B、C向X轴作垂线BD、CE，过点C向SF作垂线CG，记∠SAB＝α，∠BAD＝β； 

由余弦定理： 

可得： 

根据锚节点A，B的坐标，计算出角β的正弦值和余弦值； 

由三角形相似定理可知，∠GSC＝β，GC＝FE 

AF＝AE-EF＝AC×cosβ-SC×sinβ   （21） 

最后可求得未知节点坐标： 

SC取正值，表示未知节点S在AB的左侧；SC取负值，表示未知节点S在AB的右侧；所以，计算出未知节点S两组可能的坐标：(x_s,y_s)和然后再求出锚节点C与S的距离，与通信半径作比较，在通信半径外的那个位置就是S的实际位置； 

比较D₁、D₂与通信半径的关系：D₁大于节点通信半径并且D₂小于节点通信半径，未知节点S的坐标为(x_s,y_s)；D₁小于节点通信半径并且D₂大于节点通信半径，未知节点S的坐标为