[发明专利]无线纳米传感器网络中一种基于脉冲通信的定位方法

说明书

本发明公开了无线纳米传感器网络中一种基于脉冲通信的定位方法，方法包括网络中节点类型确定、构建簇并选举出簇头、簇头节点之间通过flooding数据包计算角落节点之间的距离三个步骤。在均匀分布的无线纳米传感器网络中，节点能量极其有限的条件下，通过节点间数据包的传送，确定网络环境的边界之间的距离。本发明所述的无线纳米传感器网络中一种基于脉冲通信的定位方法通过脉冲传输过程中大小的变化计算网络中两跳的距离，通过节点成簇的过程实现能量的高效利用，可以适用于无线纳米传感器网络节点密度高、节点能量小、节点计算能力差的应用环境，是目前第一个针对无线纳米传感器网络的定位方法。

技术领域

本发明涉及无线纳米传感器网络中一种基于脉冲通信的定位方法，属于无线纳米传感器网络定位方法领域。

背景技术

科技迅猛发展的同时，纳米技术也在不断进步，自从物理学家查德·费曼在1959年所作《在底部还有很大空间》这一演讲并且获得诺贝尔奖之后，纳米技术得到了空前的关注，也是自此，不断有纳米级的设备(1～几百纳米)被制造来应用到不同的领域，尤其是在生物、工业、军事以及食品安全等方面。纳米技术改变了解决问题的传统思维方式。在纳米级的范围中，新型的纳米材料和纳米粒子表现出在微观水平没有过的新的特点。纳米技术最早的应用之一是在纳米传感器领域。一个纳米传感器可以利用纳米材料的特点探测到纳米范围的事件，例如，一个极其微小的的纳米传感器可以检测到的化学化合物、病毒或者感染剂浓度可以低至十亿分之一，这在生物、化学领域的应用前景是不可估量的。然而，单个的纳米传感器即使可以检测到精确的数据，却也局限于它的应用环境和通信范围，因此，多个纳米传感器之间的通信可以在复杂性和通信范围方面拓展单个纳米传感器的价值。一个包含了多个纳米传感器的网络可以覆盖更大区域的通信并且可以执行其他的处理动作。

无线纳米传感器网络的设备组成有功能模块、纳米收发器、纳米天线等传感器设备，由于纳米传感器设备中天线的尺寸也是纳米级大小，因此无线纳米传感器网络可能的工作频率是在太赫兹频段(0.1～10THZ)。因为这样一个非常特殊的通信信道,例如，极其短的通信距离(小于1m)、较大的干扰、路径衰落、有限的通信能力(计算能力、存储大小，能量)，这些特点使得适用于传统的无线传感器网络的各种算法和协议不再适用于无线纳米传感器网络。

无线传感器网络与周围的物理现象紧密相关，感知到的信息需要和传感器节点的位置信息结合起来才能为工作人员提供精准的数据信息，另外，无线传感器网络也可在监控应用中用于跟踪特定目标，所使用的跟踪算法也需要传感器节点提供相应地位置信息，这些需求在无线纳米传感器网络中同样也存在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在均匀分布的无线纳米传感器网络中，在节点能量极其有限的条件下，通过节点间数据包的传送，确定网络环境的边界之间的距离。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

无线纳米传感器网络中一种基于脉冲通信的定位方法，包括以下步骤：

步骤一：网络中节点类型确定

将网络中的节点分为三种类型：角落节点、边界节点和中心节点；

所述角落节点为整个网络角落上的节点，周围邻居节点最少；

所述边界节点是网络与物理环境交界边缘的节点，其周围邻居节点数量介于角落节点和中心节点；

所述中心节点是指网络中央的节点，其邻居节点最多；

步骤二：构建簇并选举出簇头

在传送数据包之前对网络中的节点构建簇并选举出每个簇中能量最高的作为簇头；所述簇头分为三种类型，角落簇头节点，边界簇头节点，中心簇头节点；之后的数据由簇头进行转发传输；

步骤三：簇头节点之间通过flooding数据包计算角落节点之间的距离