[发明专利]一种基于三角形形态估计的WSN快速自定位方法

摘要

本发明公开了一种基于三角形形态估计的WSN快速自定位方法。从三角形形态估计的角度出发，研究使误差最小的三角形质心定位算法，提出了有效三角形的概念。对有效三角形使用三角形质心算法，定位的误差最小。对满足有效三角形基本条件的所有三角形都使用定位算法，并将求出的每一个可能的点组成多边形，再次取质心，得到未知节点估计位置。利用了网络中的锚节点信息，通过对多个可能的结果取平均的方式，避免偶然的计算误差。引入了两点定位方法，在只有两个锚节点的情况下，再利用一个辅助锚节点能够实现对未知节点的定位。在不增加硬件设备和复杂度的情况下，有效地提高节点的定位覆盖率。

主权项

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RSSIthreshold； 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RSSIthreshold，舍弃RSSI值低于阈值RSSIthreshold的锚节点，保留高于阈值RSSIthreshold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,…,rn)； 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(xi,yi)(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。