[发明专利]无线传感器网络中基于距离和信标节点的定位方法

摘要

无线传感器网络中基于距离和信标节点的定位方法主要用于解决无线传感器网络中的节点定位问题。该方法主要包括三种节点：普通传感器节点、新标节点和基站。从基站开始洪泛，在洪泛过程中本算法通过已知信标节点和基站的位置，逐步建立以未知节点为原点的直角坐标系并确立基站在该直角坐标系中的坐标，并进一步确定该节点在标准坐标系中的坐标。最终洪泛完毕后所有的节点的坐标将全部确定并按距离最短优先的算法发送到基站中保存。本算法经过一次洪泛就完成了整个网络的准确定位，且未知节点的位置计算均在自身内部计算，这样分布式计算提高了整体稳定性，均衡消耗能量，从而延长了网络寿命。

主权项

1、一种无线传感器网络中基于距离和信标节点的定位方法，其特征在于定位过程中所包含的步骤为：步骤1)以基站A为中心一跳范围内选取两个节点B、C作为信标节点，以基站作为直角坐标系原点，B、C两个信标节点之一(设该节点为B)和原点一起标记X轴，该点称为轴点，逆时针旋转90度作为Y轴。该坐标为标准坐标。步骤2)基站A授权信标节点C为原点，作为即将建立的直角坐标系的原点。步骤3)被授权的原点收集8个到本节点的距离保存到自己的队列中并为这些节点编号。步骤4)原点从这个8个距离中找出离本节点最近的节点。步骤5)判断该节点是否能够收集到授权节点及其轴点的距离。如果不可以则转向步骤6，否则，转向步骤7。步骤6)判断该节点的编号是否小于8。如果小于则转向步骤4。否则转向步骤3。步骤7)以被选出的节点为轴点和原点建立直角坐标系，并把方向标记置1，代表以原点为起点到轴点的方向为X轴的正向。步骤8)选择距离次短的节点授权它为下一个坐标系的即将建立坐标系的原点。步骤9)判断刚建立的坐标系的原点是否为初始信标节点C，如果是，则转向步骤10，否则转向步骤11。步骤10)已知信标节点在标准坐标系中的坐标和轴点在刚建立的坐标系中的坐标，利用余弦定理计算两个坐标系X坐标轴的夹角，根据坐标旋转公式计算轴点在标准坐标系中的坐标，转向步骤18。步骤11)根据授权节点到被授权节点(原点)和轴点的距离计算授权节点在该坐标系中的坐标，此时X坐标确定，Y坐标会出现正负两种情况。此时先取y为负值。步骤12)已知基站A在以授权节点为原点的坐标系中的坐标和授权节点在以被授权节为原点的坐标系中的坐标，根据坐标旋转公式计算基站A和新标节点B在该坐标系中的坐标。步骤13)已知标准坐标系的方位，计算原点到基站A的距离，在反过来计算原点在标准坐标系中的坐标。步骤14)判断y是否大于0，如果大于则转向步骤17，否则转向步骤15。步骤15)根据标准坐标系中授权节点和原点的坐标，计算这两点之间的距离，判断该距离是否与实测距离相同，如果相同，则转向步骤17，否则，转向步骤16。步骤16)Y取正值，并转向步骤13。步骤17)已知原点在标准坐标系中的坐标和轴点在该坐标系中的坐标，根据坐标旋转公式计算轴点在标准坐标系中的坐标。步骤18)以轴点作为原点，原点作为轴点建立坐标系，相当于Y轴平移到原来的轴点上，但坐标轴方向不变，方向标记置0，代表以原点为起点到轴点的直线为X轴的负方向。步骤19)计算基站A和信标节点B在该坐标系中坐标，保存结果并把最终结果以距离优先的算法发送到基站A。