[发明专利]一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法及实现装置

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法，其特征在于，

它首先将N个移动节点和M个信标节点组成无线网络，N个移动节点形成一个移动节点编队，N为大于或等于1的整数；M为大于或等于4的整数；在该移动节点编队选定其中一个移动节点作为主节点，其它节点为该主节点的从节点；在该无线网络中，每个移动节点能够实时接收到来自至少4个信标节点的位置参考信号；

在第K时刻下，K的初始值为1；基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法的具体步骤为：

步骤一、每个移动节点通过信标节点对自身的位置坐标进行定位，主节点将自身的位置坐标在无线网络内广播；

步骤二、从节点接收主节点广播的位置信息，根据步骤一获得的自身的位置坐标计算出从节点与主节点之间的距离l及主节点与从节点行进方向的偏转角从节点将获得的距离l与偏转角的信息广播出去；

步骤三、采用协调器接收步骤一中主节点的广播信息和步骤二中从节点的广播信息后，将各个移动节点的位置信息、每个从节点与主节点之间的距离l及主节点与每个从节点行进方向的偏转角发送给上位机；

步骤四、上位机根据接收到的每个从节点与主节点之间的距离l及主节点与每个从节点行进方向的偏转角对该移动节点编队进行位置跟踪，并将K的值加1，并将第K+1时刻的队形期望矩阵Sd通过在协调器在无线网络内广播；

所述队形期望矩阵Sd包括期望距离l_d及期望角度

步骤五、移动节点编队中的各节点接收上位机发送的队形期望矩阵Sd，各从节点将第K时刻下的从节点与主节点之间的距离l与该期望矩阵Sd中的期望距离l_d进行比较；同时从节点将第K时刻下的主节点与每个从节点行进方向的偏转角与期望角度进行比较；根据就近原则选取出该从节点的期望距离与期望偏转角度；

步骤六、从节点采用双闭环控制法，根据步骤五选取出的该从节点的期望距离与期望偏转角度对自身的行进方向和速度进行调整，直至从节点达到期望的距离与偏转角度后，调整至与主移动节点同步运动；

完成第K+1时刻下的移动节点队形变换，返回步骤一，进行下一时刻的移动节点队形变换。

2.根据权利要求1所述一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法，其特征在于，步骤一中每个移动节点通过信标节点对自身的位置坐标进行定位的具体步骤为：

步骤A、待定位的移动节点在无线网络内广播信标节点位置坐标的请求信号；

步骤B、信标节点接收到待定位的移动节点的请求广播信号，计算出接收到的请求广播信号的强度值RSSI，并将计算获得的广播信号的强度值RSSI和自身的位置信息发送给待定位的移动节点；

步骤C、待定位的移动节点接收到信标节点发送的信标节点的位置信息和广播信号的强度值RSSI后，判断收到的信标节点广播信号的数量是否小于4个；如果判断结果为是，则对实际接收的广播信号强度值RSSI进行由大至小的排序，获得广播信号强度值RSSI的排序信息；如果判断结果为否，则按由大至小方式挑选n个信标节点的广播信号强度值RSSI，获得广播信号强度值RSSI的排序信息；n为大于或等于4的整数；

步骤D、采用核心控制器根据步骤C获得的广播信号强度值RSSI的信息，对待定位的移动节点进行搜索定位，确定移动节点的位置坐标，并将确定的位置坐标发送给待定位的移动节点，完成该移动节点的定位。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法，其特征在于，步骤B计算出接收到的请求广播信号的强度值RSSI由公式：

RSSI=-(10·N·log₁₀D+A)

获得的，式中，

N为传播常量，表示信号传输过程中的路径损失指数；

D表示移动节点与信标节点之间的距离；

A表示距离待定位节点1m时，接收到的信号强度值，单位是dBm。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的移动节点队形变换方法，其特征在于，步骤四所述的队形期望矩阵Sd的具体形式：

式中，表示第m个从节点与主节点之间的偏转角度，l_dm表示第m个从节点与主节点之间的相对距离。