[发明专利]一种三角距离估计的水下传感器网络定位方法

摘要

本发明公开了一种三角距离估计的水下传感器网络定位方法，属于水下无线传感器网络技术领域。其特征在于：锚节点广播坐标信息，未知节点接收锚节点信息建立本地存储列表，保存相关信息。当未知节点具有三个及以上参考节点信息时通过投影技术实现未知节点的定位。未知节点的参考节点信息不足时，通过三角距离估计两跳参考节点的距离来增加参考节点数量，参考节点数量满足定位要求时，通过投影技术进行定位。定位成功的信任值高的节点升级为参考节点辅助其他节点定位。本发明是一种三维分布式的定位方法，实验证明该方法有较高的节点定位覆盖率和较小的定位误差。

主权项

一种三角距离估计的水下传感器网络定位方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一定位系统初始化，然后锚节点向全网络中广播定位信息；节点在接收广播信息后建立本地邻居列表，同时记录锚节点的数量；因为配有压力传感器，未知节点A至少知道到三个参考节点的距离信息后便可以定位；如果参考节点数量少于三个，未知节点A需要向其周围邻居节点发送参考节点数量不足的请求信息，然后其邻居节点会将自己的参考节点信息发送给未知节点A；未知节点A选择含有相同一跳参考节点的两个邻居节点构建几何关系以获取两跳参考节点的位置并估算距离信息：构建包含位置节点A与一个两跳参考节点D的三角图形，在这个图形中求解AD的距离；其距离计算为：lAD=lAB′2+lB′D′2-2·lAB′·lB′D′·cos(∠AB′D′)+lDD′2]]>其中，点B'和点D'为两跳参考节点B和两跳参考节点D在未知节点A所处水平面的垂直投影点；lAB'代表点A到点B'的距离，lB'D'代表点B'到点D'的距离,lDD'代表参考节点D到点D'的距离；cos(∠AB'D')为∠AB'D'的余弦值；通过基于三角距离估计的两跳参考节点的距离估算，未知节点便获得了一个两跳参考节点坐标及距离信息，当未知节点满足三个参考节点信息时便可以通过投影机制使用三边测量实现定位；步骤二充分利用已定位出节点的位置信息去帮助其他未知节点定位；已定位出的节点首先评估自身的定位误差，估计误差公式为：δ=Σi|(u-xi)2+(v-yi)2+(w-zi)2-li2|]]>其中(u,v,w)是未知节点的估计坐标，(xi,yi,zi)是未知节点的i个参考节点的坐标，li是测得的未知节点到参考节点的距离；为了控制误差扩散，给每一个参考节点一个信任值η，对于初始的锚节点来说信任值最大为1，对于新的参考节点η与估计误差相关，信任值计算公式为：η=11-δΣi((u-xi)2+(v-yi)2+(w-zi)2)]]>可根据具体情况设定阈值λ，当η＞λ时，新定位的节点就可以作为参考信息向网络中广播自己的位置信息；未知节点会选取信任值高的节点参与自身的定位。