[发明专利]基于CSS测距的无线传感器网络分布式节点定位方法

摘要

本发明公开了一种基于CSS测距的无线传感器网络分布式节点定位方法，包括以下步骤：使用距离矢量交换协议，使无线传感器网络中的锚节点与未知节点进行信息交互，使待定位节点获得1跳范围内锚节点的ID、位置坐标，同时建立对应的锚节点信息表；待定位节点查询自身的锚节点信息表，当其1跳范围内具有的锚节点数目大于或者等于3个时，该待定位节点采用基于CSS测距的三边定位算法获得自身位置；获得自身位置的节点依次晋升为锚节点，并通过广播方式向周围邻居节点广播自身的ID和位置坐标信息，同时邻居待定位节点将晋升锚节点的ID和位置坐标信息记录到自身的锚节点信息表中，以实现其自身的节点定位。

主权项

基于CSS测距的无线传感器网络分布式节点定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)使用距离矢量交换协议，使无线传感器网络中的锚节点与未知节点进行信息交互，未知节点仅存储距离自己1跳范围内的锚节点ID、位置坐标，并建立对应的锚节点信息表；(2)无线传感器网络中的未知节点查询自身的锚节点信息表，如果1跳范围内具有的锚节点数目大于或者等于3个，则未知节点采用基于CSS测距的三边定位算法获得自身位置；(3)未知节点晋升为锚节点：如果未知节点的一跳范围内具有3个以上锚节点，并且已通过步骤2获得自身位置坐标，则未知节点晋升为锚节点；(4)晋升后的锚节点通过广播方式向邻居节点广播自身的ID和位置坐标信息，邻居未知节点将晋升后锚节点的ID和位置坐标信息记录到该未知节点的锚节点信息表中；(5)反复迭代执行步骤(2)到步骤(4)，计算网络中其他未知节点的位置坐标。2、根据权利要求1所述的基于CSS测距的无线传感器网络分布式节点定位方法，其特征在于，步骤2中所述的未知节点采用基于CSS测距的三边定位算法获得自身位置，包括如下步骤：(21)未知节点利用CSS信号M次测量自身与锚节点j之间的距离，获得M个测距样本，用表示，其中表示该未知节点与锚节点j之间第i次测距样本；(22)利用式(1)求取M个测距样本的样本均值μ，根据式(2)定义投票模型，计算每个测距样本的投票概率$\mathrm{\μ}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{d}_j^i}{M}---\left(1\right),$$P\left(d_j^i\right|\mathrm{\μ})=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}\·\mathrm{\σ}}{e}^{-\frac{{(d_j^i-\mathrm{\μ})}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}}---\left(2\right),$σ表示标准差；(23)定义置信值λ，对测距样本进行投票，当测距样本的投票概率小于置信值λ时，抛弃该测距样本，否则就保留，保留下的测距样本数用K表示；(24)然后对保留的K个测距样本按照式(3)进行平均滤波，获得测距估计值${\hat{d}}_j=\frac{1}{M}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{d}_j^i---\left(3\right),$(25)未知节点利用已知的n个邻居锚节点的坐标信息：(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、……、(x_n,y_n)，以及它们与未知节点的测距估计值：通过式(4)求取未知节点的坐标为(x,y)：$\left\{\begin{array}{c}{(x_1-x)}^2+{(y_1-y)}^2={\hat{d}}_1^2\\ {(x_2-x)}^2+{(y_2-y)}^2={\hat{d}}_2^2\\ \·\·\·\·\·\·\\ {(x_n-x)}^2+{(y_n-y)}^2={\hat{d}}_n^2\end{array}\right.---\left(4\right).$