计算公式：
[0021](U
[0022] 式⑴中，djm、'和dmn分别表示待定位节点x」与C」中节点x jPI x "的距离以及 xm、xn之间的距离，d imn是待定位节点x 到节点x "1与x n连线的最短距离。
[0023] 对节点簇^中的某一节点Xni，将该节点与簇中其他每个节点组合，可以得到M-1个 如式（1)定义的CRLB值，利用以下公式计算节点x m对待定位节点x 位置估计的贡献值：
[0024] ^-*1{.丄J _UUl
[0025] 计算节点簇Cj中M个节点的贡献值，并按照贡献值的大小作如下排序：
[0026] Wij < w 2j < …< w Mj
[0027] 由于无线通信信道的时变特性，节点簇中每个节点的接收信号强度值并不稳定。 如果某一时刻节点Xp不在待定位节点X 的节点簇中，但X _^妾收到的X p的信号强度值大于 设置的信号强度阈值，则计算节点Xp与簇中贡献值最大的M-1个节点组合得到的CRLB值， 并通过式（2)进一步计算得到节点x p的贡献值：
[0028]
(2)
[0029] 将计算得到的贡献值ww与节点簇中的最小贡献值w^进行比较，如果w ，则将 节点xp划分到节点簇C 中。
[0030] 如果某一时刻待定位节点X]对节点簇C ,中的某一节点x q的接收信号强度值小于 阈值，且该节点的贡献值wq/j、于节点簇中其他任意节点，则在节点簇C ,中节点数目大于3 的情况下，将节点xq从节点簇中去除；如果节点簇C ,中的节点数目小于或等于3,则仍然保 留节点Xq。
[0031] 通过以上步骤，待定位节点的节点簇得到动态更新，从每个待定位节点的节点簇 中选取对其定位结果贡献值较大的节点作为该待定位节点的参考节点，利用所选取参考节 点的位置信息，使用线性最小二乘算法计算其位置，具体步骤如下：
[0032] (4)将待定位节点X]的节点簇C ,中的N个节点作为其位置估计的参考节点，x ,对 节点簇中每个节点的接收信号强度值记为{P,，i = 1，2,…，N}，利用以下公式计算每个节 点到待定位节点Xj的估计位置：
[0033]
(3)
[0034] 式（3)中，P。是该定位场景下节点之间距离为lm时的RSS值（单位为dBm)，a 是衰减因子，取决于具体的通信环境。根据式（3)，可以得到与节点簇qmN个节点的距离 估计值，记为d …，足W]7 a从N个参考节点中选出距离待定位节点Xj最近的节点 Xp满足下式：
[0035]
[0036] (5)利用步骤⑶得到的距离向量，构建如下矩阵：
[0037]
(4)
[0038] 式⑷中，有
[0039]
[0040]
[0041] 使用线性最小二乘算法计算得到待定位节点X]的位置，有
[0042]
(S)
[0043] 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为 限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权 利要求书中记载的保护范围内。
【主权项】
1. 一种无线传感器网络中的协作定位方法，其特征在于：该方法为每个待定位节点划 分节点簇，并从中选取对定位精度更有利的参考节点，使用线性最小二乘LLS法计算其位 置；该方法包括如下步骤： (1) 在定位开始前，通过统计定位区域内随机分布的待定位节点对参考节点的接收信 号强度RSS值的累积概率密度分布函数，设置接收信号强度阈值，将待定位节点接收到的 网络中所有其通信范围内节点的RSS值与设置的阈值进行比较，将接收信号强度值大于阈 值的节点划分到该待定位节点的节点簇中； (2) 计算待定位节点的节点簇中任意两个节点对其位置估计的克拉美罗下界CRLB，计 算某一节点与节点簇中其他每个节点组合得到的所有该CRLB值总和的倒数，将该倒数值 作为该节点对待定位节点位置估计的贡献值，选取贡献值大的节点作为该待定位节点的参 考节点，并根据RSS值结合该贡献值，动态地对节点簇中的节点进行更新； (3) 从每个待定位节点的节点簇中选取对其定位结果贡献值较大的节点作为该待定位 节点的参考节点，利用所选取参考节点的位置信息，使用线性最小二乘法计算其位置。2. 根据权利要求1所述的无线传感器网络中的协作定位方法，其特征在于：在定位过 程中，由于信道的时变特性，如果待定位节点对其节点簇中某一节点的RSS值小于设置的 阈值，且该节点的贡献值小于节点簇中其他所有节点，则在节点簇中节点数目大于3的前 提下，将该节点从节点簇中去除，否则保留；如果待定位节点对其节点簇外某一节点的RSS 值大于设置的阈值，且该节点的贡献值大于节点簇中贡献值最小的节点，则将该节点划分 到此节点簇中。
【专利摘要】本发明提供一种无线传感器网络中的协作定位方法。该定位方法基于每个待定位节点的接收信号强度(Received？Signal？Strength,RSS)和估计位置的克拉美罗下界(Cramer-Rao？Lower？Bound,CRLB)，为其划分不同的节点簇，并从节点簇中选取对定位精度更有利的参考节点，利用所选取参考节点的已知位置信息，使用线性最小二乘(Linear？Least？Squares,LLS)算法计算该待定位节点的位置。通过上述方法为待定位节点选取参考节点，以轻微降低定位精度的代价，极大减少无线传感器网络的能量消耗以及协作定位的计算复杂度。
【IPC分类】H04W4/02, H04W84/18, H04W64/00
【公开号】CN105188034
【申请号】CN201510738895
【发明人】夏玮玮, 朱亚萍, 沈连丰, 章跃跃, 胡静, 宋铁成
【申请人】东南大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年11月3日