一种无线传感器网络盲节点的定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106992822A(43)申请公布日2017.07.28(21)申请号201710197628.9(22)申请日2017.03.29(71)申请人国网重庆市电力公司电力科学研究院地址409912重庆市渝北区黄山大道中段80号申请人上海交通大学(72)发明人王超尘祝永新贺光辉王国兴王谦李龙李小平(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人张宁展(51)Int.Cl.H04B17/20(2015.01)H04W4/02(2009.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种无线传感器网络盲节点的定位方法(57)摘要本发明公开了一种无线传感器网络盲节点的定位方法，包括步骤确定不在一条直线上的n个锚节点，n≥3；从m个盲节点中随机选定某一个盲节点，记为B(xest，yest)；测量所有锚节点i,j,k…和所述的盲节点B(xest，yest)之间的接收信号强度值计算最大接收信号强度值与各个接收信号强度值之间的差值；步骤5)计算盲节点的预估坐标；通过最大似然估计量计算盲节点的最终坐标(xrss,yrss)。本发明在不降低定位精度的前提下提高无线传感器网络盲节点的定位速度。CN106992822ACN106992822A权利要求书1/1页1.一种无线传感器网络盲节点的定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1)确定不在一条直线上的n个锚节点，n≥3；步骤2)从m个盲节点中随机选定某一个盲节点，记为B(xest，yest)；步骤3)测量所有锚节点i,j,k…和所述的盲节点B(xest，yest)之间的接收信号强度值步骤4)找到离盲节点B最近的锚节点，即接收信号强度值最大的节点，作为参考节点，并令参考节点的接收信号强度值为Pmax，计算最大接收信号强度值与各个接收信号强度值之间的差值，公式如下：式中，dmax表示参考节点与盲节点B之间的距离，di表示锚节点i与盲节点之间的距离；步骤5)盲节点的预估坐标(xest，yest)的计算公式如下：式中，wi为权重，步骤6)通过最大似然估计量按下列公式计算所述的盲节点B的最终坐标(xrss,yrss)：(xrss,yrss)＝argmaxf(x,y)(10)式中：表示锚节点i与盲节点之间距离的估算值，为锚节点i与盲节点之间实际测量的接收信号强度值，Xσ是一个均值为0，标准差为σdB的高斯噪声，即Xσ～N(0,σdB)，argmaxf(x,y)表示当f(x,y)取最大值时的x和y的值，ln(a)表示对a取自然对数；先将测量的接收信号强度值代入公式8求出值，再用共轭梯度算法进行最终的求解，通过多次的迭代，求出公式10的最大值，即该盲节点的坐标估计值(xrss,yrss)；步骤7)返回步骤2)，计算其他盲节点的坐标估计值。2CN106992822A说明书1/6页一种无线传感器网络盲节点的定位方法技术领域[0001]本发明涉及无线传感器网络，特别是是一种无线传感器网络盲节点的定位方法。背景技术[0002]定位是通过若干锚节点(节点的位置已知)的位置等信息去定位节点的位置未知的盲节点的过程，在无线传感器网络的研究中占有重要的地位。一般来说，节点的定位需要借助锚节点和盲节点之间某种形式的通信，如无线电或者声波通信等。传感器节点定位过程中，盲节点在获得临近锚节点的距离、或者临近锚节点和盲节点之间的角度后，再选择合适的算法来计算自己的位置。根据定位过程中是否需要测量实际节点的距离，把定位算法分为：基于距离的定位算法和距离无关的定位算法。通常基于距离的定位算法精确度更高，通常优先考虑，其包含的主要测距技术包括基于接收信号强度(ReceivedSignalStrength,RSS)的定位算法，基于到达时间(TimeofArrival,TOA)的定位算法，基于到达时间差(TimeDifferenceofArrival,TDOA)的定位算法以及基于到达角度(AngleofArrival,AOA)的定位算法等。[0003]在已知的定位方法中，基于RSS的方法使用最为广泛，因为这类方法具有低计算成本，低功耗，低硬件复杂度。另外，在节点距离较近的情况下，接收信号强度的定位方法可以得到较高的精度。其中，路径损耗模型定义了距离和接收信号强度之间的关系，这也使得通过锚节点定位盲节点成为可能。在所有的定位算法中，基于RSS的最大似然估计法高于绝大多数其他算法。但是由于求最大似然估计量的时候需要用到共轭梯度算法，经过多次迭代，因此其效率很大程度上取决于盲节点位置预估的准确度。良好的预估算法可以降低迭代的次数，提高定位的速度。[0004]经过对现有技术的检索发现，中国发明专利公开号CN104678351中公开了一种