[发明专利]一种基于双移动锚节点的无线传感器网络节点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于双移动锚节点的无线传感器网络节点定位方法，该方法包含两种双移动锚节点的静态路径规划和在此基础上对待定位节点初步定位进行加权融合，进一步提高定位精度。对比单个锚节点，双移动锚节点路径规划比单锚节点遍历无线传感器网络移动距离减少至少一半。此外，解决单移动锚节点在直线运动时待定位节点不容易找到非共线虚拟锚节点的问题。采用路径规划方法1，虚拟锚节点都能构成等腰直角三角形。采用路径规划方法2，虚拟锚节点都能构成等腰等边三角形。最后将定位结果通过数据加权融合进行优化，定位精度得到进一步优化，仿真结果表明本方法的有效性和优越性。

技术领域

本发明涉及无线传感器应用领域，尤其涉及一种基于双移动锚节点路径规划和定位方法。

背景技术

无线传感器网络是由许多微小的、低成本的、低功耗的、能够互相通信的传感器节点组织而成，具有自组织、自适应和高冗余等特性。它在目标定位、跟踪领域、信息采集、信息管理，环境监测等领域都有广泛的应用前景[1]。而这些应用的前提是传感器网络自身节点的定位准确，因此定位技术对无线传感器网络后续工作的开展起着关键的支撑作用。为节点安装GPS接收器是节点知道自己位置最便捷的方式之一，但是为每个传感器节点配备GPS接收器成本高昂，尤其是大型无线传感器网络。无线传感器网络通常设置一个或多个配备GPS接收器的特殊节点作为信标节点，其他未知节点根据和信标节点的跳数、距离或其他信息推算自身的位置。

目前基于移动锚节点节点定位算法基本是基于单个移动锚节点设计的。单个节点遍历整个网络能耗较大。锚节点采用SCAN方式的直线运动容易产生大量共线锚节点，如果采用类似LMAT型规划构成三角运动轨迹虽然精度较高，但是锚节点移动距离过大。怎样减少节点的移动距离，同时避免产生大量共线虚拟锚节点，合理分布虚拟锚节点，提高定位精度，是我们要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种基于双移动锚节点路径规划和定位方法。本发明提出两个锚节点按照指定路径(方法1和方法2)走直线遍历无传感器网络，按一定步长停留，发送自身位置和其他信息。待定位节点方便的找到非共线虚拟锚节点，从而对自身位置定位。该路径规划设计，解决了虚拟锚节点共线问题，且对比单个移动锚节点SCAN移动路径减少一半，单个移动锚节点的LMAT型规划移动路径减少一半以上。在该路径规划下，节点定位结果不止一个，之后再对多个定位结果加权融合，定位结果得到进一步提高。

为了克服现有技术的缺陷，本发明的技术方案如下：

一种基于双移动锚节点的无线传感器网络节点定位方法，在一定区域中随机布置无线传感器网络，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：

步骤S1：在无线传感器网络中设置两个移动锚节点并预先设定移动锚节点的移动路线，两个移动锚节点按照既定路线移动并发送广播信息，所述广播信息至少包括移动锚节点编号和自身位置信息；

步骤S2：无线传感器网络中任一待定位节点获取所述广播信息并利用两个移动锚节点不同位置的广播信息进行自身定位，以获取定位结果信息；

其中，所述步骤S2进一步包括以下步骤：

步骤S21：任一个待定位节点获取两个移动锚节点不同位置的广播信息，将每三个位置不共线的虚拟锚节点的广播信息作为一组三边定位信息，每个移动锚节点位置为虚拟锚节点，所述三边定位信息还包括每个位置的信号接收强度RSSI值；

步骤S22：待定位节点采用三边定位法根据每一组锚节点信息，计算自身位置信息，其中，每一组虚拟锚节点组合得到一位置信息；

其中，所述步骤S22进一步包括：

步骤S221：设第j组三边定位信息中虚拟锚节点坐标分别为(xji,y_ji)，它们和待定位节点的距离分别为d_ji,i＝1,2,3根据Pythagoras定理，可以得到：