专利名称：动态节点定位方法
技术领域：
本发明涉及一种无线传感器网络中传感器节点的定位方法，特别是一种 动态节点定位方法。
背景技术：
随着通信技术、嵌入式计算技术、微处理技术和传感技术的飞速发展与
日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)开始受到广泛关注。对大多数应用来说，只有 结合了位置信息，传感器获取的数据才有实际意义。此外，节点的自身定位 还可以应用于无线传感器网络协议的研究，例如设计基于节点位置信息的路 由方法以提高路由效率等。因此节点自身定位问题是无线传感器网络中十分 重要的问题之一。根据定位机制，现有无线传感器网络的定位方法可以分为 两大类基于测距(range-based)技术的定位方法和无需测距(range-free) 的定位方法。基于测距技术的定位方法(如T0A、 A0A、 TD0A等)需要测量节 点间的距离或角度等信息，如三边测量法、三角测量法等计算节点位置。该 方法虽然可以获得较精确的定位，但对网络的硬件设施提出了较高的要求， 同时在定位过程中需要产生大量的计算和通信开销。无需测距的定位方法(如 Centroid、 DV-Hop、 APIT等)无需距离和角度信息，仅根据网络连通性等实 现节点的定位。该方法虽然具有低成本、小功耗等方面的优势，但只适用于 静态无线传感器网络的节点定位。
对于动态无线传感器网络的节点定位问题，现有4支术提出了一种蒙特卡 罗定位方法(Monte Carlo localization,筒称MCL)。蒙特卡罗定位方法主 要包括三部分初始化阶段、预测阶段和过滤阶段，初始化阶段是从整个网
4络范围内随机选择M个样本点，预测阶段是根据运动模型预测样本点下一位 置，过滤阶段是根据观测信息过滤样本，如果剩余的合法样本数少于预先设 定的采样数，则进行重新采样操作。研究表明，蒙特卡罗定位方法虽然具有 较高的定位精度，但由于该方法为获得有效样本的抽样次数过多且采样准确 率很低，使该方法存在迭代次数多、计算量大、节点能量消耗大等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种动态节点定位方法，具有迭代次数少、计算量 小、节点能量消耗小、节能等优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种动态节点定位方法，包括 步骤1、未知节点采集并存储T时刻锚节点信息，所述锚节点信息包括 锚节点的坐标；
步骤2、判断锚节点的类型，当锚节点为一跳锚节点时，执行步骤3，当 锚节点为二跳锚节点时，从T-1时刻的样本集中选取样本点，执行步骤7; 步骤3、未知节点测量并记录每个一跳锚节点的信号强度值； 步骤4、判断一跳锚节点的数量，当一跳锚节点的数量大于1时，执行 步骤5,当一跳锚节点的数量等于1时，从T-1时刻的样本集中选取样本点， 执行步骤7;
步骤5、根据所有一跳锚节点的坐标和信号强度值确定样本点的采样区 域，所述采样区域是反映未知节点与所有 一跳锚节点之间距离关系的区域；
步骤6、从所述采样区域内随机选取数个样本点作为T时刻的样本集；
步骤7、对所述样本集中的样本点进行过滤处理，保留样本集中的有效 样本点。
所述步骤7之后还包括
步骤8、判断所述样本集中有效样本点的数量是否小于预先设定的采样 数，是则执行步骤6，否则执行步骤9;步骤9、估算T时刻未知节点的坐标。
所述步骤9包括计算样本集中所有样本点坐标的平均值，作为T时刻 未知节点的坐标。
所述步骤7包括
步骤71、根据所有一跳锚节点的坐标确定未知节点的第一限制区域，根 据所有二跳锚节点的坐标确定未知节点的第二限制区域；
步骤72、对所述样本集中的样本点进行过滤处理，去除样本集中位于所 述第一限制区域和第二限制区域以外的样本点，保留样本集中的有效样本点。
所述步骤71中根据所有一跳锚节点的坐标确定未知节点的第一限制区 域包括根据所有一跳锚节点的坐标确定所有未知节点的所在区域，所述未 知节点的所在区域是以一跳锚节点的坐标为圆心、半径为R的圓形区域，其 中R为未知节点的通信半径；计算所有未知节点的所在区域的重叠区域，作 为未知节点的第一限制区域。
所述步骤71中根据所有二跳锚节点的坐标确定未知节点的第二限制区 域包括根据所有二跳锚节点的坐标确定所有未知节点的所在区域，所述未 知节点的所在区域是以二跳锚节点的坐标为圓心、半径为R的圓形与半径为 2R的圓形之间的环形区域，其中R为未知节点的通信半径；计算所有未知节 点的所在区域的重叠区域，作为未知节点的第二限制区域。
在上述技术方案基础上，所述步骤5包括
步骤51、根据所有一跳锚节点的信号强度值确定未知节点与所有一跳锚 节点之间的距离关系；
步骤52、根据所有一跳锚节点的坐标，通过锚节点之间的中垂线设置多 个具有距离特性的区域；
步骤53、才艮据未知节点与所有一跳锚节点之间的距离关系，在所述多个 具有距离特性的区域中选择反映未知节点与所有 一跳锚节点之间距离关系的 区域，作为样本点的采样区域。
6本发明提出了一种动态节点定位方法，通过一跳锚节点的信号强度值确 定采样区域，在初始化阶段和预测阶段有效增加了样本点采样的准确率，减 少了获得有效样本点的抽样次数，实现了减少迭代次数、降低节点能量消耗 的目的，使本发明具有计算量小、节能等优点。与现有技术蒙特卡洛动态定 位方法相比，本发明在初始化阶段和预测阶段利用侦听到的锚节点的信号强 度值确定样本点的采样区域，使得未知节点在预测阶段某一 时刻产生的样本 集中有更多的有效样本点，减少了过滤阶段需要排除的无效样本点的个数， 从而节省了未知节点因多次迭代所消耗的能量。本发明无需外加任何新硬件 即可实现动态无线传感器网络中节点的精确定位，具有广阔的应用前景。
图1为本发明动态节点定位方法的流程图2为本发明确定未知节点与二个锚节点距离关系的示意图3为本发明确定样本点的采样区域的流程图4为本发明确定样本点的采样区域的示意图5为本发明根据一跳锚节点确定未知节点所在区域的示意图6为本发明根据二跳锚节点确定未知节点所在区域的示意图7为本发明对样本集中的样本点进行过滤处理的流程图8为本发明确定未知节点的第一限制区域的示意图9为本发明确定未知节点的第二限制区域的示意图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 图1为本发明动态节点定位方法的流程图，包括
步骤l、未知节点采集并存储T时刻锚节点信息，所述锚节点信息包括 锚节点的坐标；说明书第5/12页
步骤2、判断锚节点的类型，当锚节点为一跳锚节点时，执行步骤3，当 锚节点为二跳锚节点时，从T-1时刻的样本集中选取样本点，执行步骤7; 步骤3、未知节点测量并记录每个一跳锚节点的信号强度值； 步骤4、判断一跳锚节点的数量，当一跳锚节点的数量大于1时，执行 步骤5，当一跳锚节点的数量等于1时，从T-1时刻的样本集中选取样本点， 执行步骤7;
步骤5、根据所有一跳锚节点的坐标和信号强度值确定样本点的采样区 域，所述采样区域是反映未知节点与所有一跳锚节点之间距离关系的区域； 步骤6、从所述采样区域内随机选取数个样本点作为T时刻的样本集； 步骤7、对所述样本集中的样本点进行过滤处理，保留样本集中的有效 样本点。
随着无线传感器网络技术的发展，节点可以方便地获得锚节点广播信号 的信号强度值(RSSI)。为此，本发明提出了一种利用该信号强度值限制样 本点的采样区域的技术方案，通过锚节点的信号强度值确定未知节点与锚节 点的距离关系。无线信号传播通常具有以下特性接收点离发送方越近，测 得的信号强度越强；接收点离发送方越远，测得的信号强度越弱。图2为本 发明确定未知节点与二个锚节点距离关系的示意图，其中的锚节点均为一跳 锚节点。如图2所示，根据第一锚节点A和第二锚节点B的坐标可以获得二 个锚节点之间的中垂线，即直线L3为第一锚节点A与第二锚节点B之间的中 垂线，直线L3将平面区域划分为二个区域。根据中垂线定理可知，直线L3 上的任意一点到第一锚节点A和第二锚节点B的距离相等，直线L3 —侧(如 右侧)区域内任意一点到第二锚节点B的距离小于到第一锚节点A的距离， 直线L3另一侧(如左侧)区域内任意一点到第一锚节点A的距离小于到第二 锚节点B的距离。因此直线U将平面区域划分的二个区域可以唯一地反映区 域内任意一点与第一锚节点A和第二锚节点B的距离关系。假如每个区域内 都有一个点P，点P到第一锚节点A的距离为PA，点P到第二锚节点B的距
8离为PB，则二个区域具有如下特性 区域一PA>PB;区i或二 PB〉PA。
假定第一锚节点A广播的信号到达未知节点N的信号强度值为RSSIA,第 二锚节点B广播的信号到达未知节点N的信号强度值为RSSIb，且RSSIA< RSSIb,则根据无线信号传播的特性，可以推断出未知节点N到二个锚节点的 距离关系为未知节点N到第一锚节点A的距离NA〉未知节点N到第二锚节 点B的距离NB，根据未知节点N到二个锚节点的距离关系以及前述二个区域 的特性，可以最终推断出未知节点N所在的区域。图2中，未知节点N所在 的区域为直线L3的右侧。同理，假设未知节点能够侦听到n个一跳锚节点， 每两个一跳锚节点间可以做一条中垂线，n个一跳锚节点共可做出n(n-l)/2 条中垂线，将把平面区域划分成多个区域，这些区域共分为三种点、线段、 多边形，点的数量为n4/8-n74-n2/8+n/4，线的数量为n78_n3/4+n2/4，面的 数量为nV8-n3/4+3n78-n/4+l,每个多边形同样具有上述反映未知节点与锚 节点之间距离关系的特性。
具体到本发明，在T时刻时，未知节点采集并存储锚节点信息，锚节点 包括一跳锚节点和二跳锚节点，锚节点信息包括一跳锚节点的坐标和二跳锚 节点的坐标。未知节点判断锚节点的类型，当判断出锚节点为二跳锚节点时， 则从T-1时刻的样本集中选取数个样本点，对样本集中的样本点进行过滤处 理，去除样本集中的无效样本点，保留样本集中的有效样本点。当判断出锚 节点为一跳锚节点时，未知节点测量并记录每个一跳锚节点的信号强度值， 并进一步判断一跳锚节点的数量。当一跳锚节点的数量等于1时，则从T-1 时刻的样本集中选取数个样本点，对样本集中的样本点进行过滤处理，去除 样本集中的无效样本点，保留样本集中的有效样本点。当一跳锚节点的数量 大于1时，根据所有一跳锚节点的坐标和信号强度值确定样本点的采样区域， 该采样区域是反映未知节点与所有一跳锚节点之间距离关系的区域，之后从 该采样区域内随机选取M个样本点作为T时刻的样本集，对样本集中的样本
9点进行过滤处理，去除样本集中的无效样本点，保留样本集中的有效样本点。 由于本发明利用 一跳锚节点的信号强度值确定了采样区域，因此有效增加了 样本点釆样的准确率。
图3为本发明确定样本点的采样区域的流程图。在图1所示技术方案中， 步骤5包括
步骤51、根据所有一跳锚节点的信号强度值确定未知节点与所有一跳锚 节点之间的距离关系；
步骤52、根据所有一跳锚节点的坐标，通过锚节点之间的中垂线设置多 个具有距离特性的区域；
步骤53、根据未知节点与所有一跳锚节点之间的距离关系，在所述多个 具有距离特性的区域中选择反映未知节点与所有一跳锚节点之间距离关系的 区域，作为样本点的采样区域。
图4为本发明确定样本点的采样区域的示意图，以三个一跳锚节点为例。 首先根据锚节点的信号强度值确定未知节点与锚节点之间的距离关系。假定 第一锚节点A广播的信号到达未知节点N的信号强度值为RSSIa,第二锚节点 B广播的信号到达未知节点N的信号强度值为RSSIb，第三锚节点C广播的信 号到达未知节点N的信号强度值为RSSIc,且RSSL〈RSSIc〈RSSIb，则根据无线 信号传播的特性，可以推断出未知节点N到三个锚节点的距离关系为未知 节点N到第一锚节点A的距离NA〉未知节点N到第三锚节点C的距离NC〉未知 节点N到第二锚节点B的距离NB。
然后根据锚节点的坐标，通过锚节点之间的中垂线设置多个具有距离特 性的区域。如图4所示，根据第一锚节点A、第二锚节点B和第三锚节点C 的坐标可以获得三个锚节点之间的中垂线，直线L1为第二锚节点B与第三锚 节点C之间的中垂线，直线L2为第 一锚节点A与第三锚节点C之间的中垂线， 直线L3为第一锚节点A与第二锚节点B之间的中垂线，直线L1、直线L2和 直线L3在一点相交，并将平面区域划分为六个区域。根据中垂线定理可知，直线Ll上的任意一点到第二锚节点B和第三锚节点C的距离相等，直线LI 一侧(如右侧)区域内任意一点到第二锚节点B的距离大于到第三锚节点C 的距离，直线L1另一侧(如左侧)区域内任意一点到第二锚节点B的距离小 于到第三锚节点C的距离；同理，直线L2上的任意一点到第一锚节点A和第 三锚节点C的距离相等，直线U上的任意一点到第一锚节点A和第二锚节点 B的距离相等。因此直线L1、直线L2和直线L3将平面区域划分的六个区域 可以唯一地反映区域内任意一点与第一锚节点A、第二锚节点B和第三锚节 点C的距离关系。假如每个区域内都有一个点P,点P到第一锚节点A的距 离为PA，点P到第二锚节点B的距离为PB,点P到第三锚节点C的距离为 PC,则六个区域具有如下特性
区域一PA〉PB〉PC;区i或二 PA〉PC〉PB;区i或三PB〉PC〉PA;
区域四PB〉PA〉PC;区域五PC〉PA〉PB;区域六PC〉PB〉PA。
最后，根据未知节点N到三个锚节点的距离关系，在六个具有距离特性 的区域中选择一个可以反映未知节点与三个锚节点之间距离关系的区域，并 将该区域作为样本点的采样区域X1(图4中的阴影区域)。
在获得T时刻的样本集后，本发明根据未知节点的所在区域作为过滤条 件对样本集中的样本点进行过滤处理，以获得有效样本点。假设未知节点的 通信范围为以未知节点的坐标为圆心，以未知节点的通信半径R为半径的圆 形区域。图5为本发明根据一跳锚节点确定未知节点所在区域的示意图。如 图5所示，如果未知节点N只能侦听到一跳锚节点Al的信息但无法获得二跳 锚节点的信息，说明一跳锚节点Al与未知节点N间的距离d应该满足d〈R, 则未知节点N的所在区域是以该一跳锚节点Al的坐标为圆心、以未知节点的 通信半径R为半径的圆形Dl所包含的区域。图6为本发明根据二跳锚节点确 定未知节点所在区域的示意图。如图6所示，如果未知节点N只能侦听到二 跳锚节点A2的信息但无法获得一跳锚节点的信息，说明二跳锚节点A2与未 知节点N间的距离d应该满足R〈d〈2R，则未知节点N所在区域是以该二跳锚
ii节点A2的坐标为圓心、半径为R的圓形Dl与半径为2R的圆形D2之间的环 形区域(即半径大于R但小于2R的环形区域)。
图7为本发明对样本集中的样本点进行过滤处理的流程图。在图1所示 技术方案中，步骤7包括
步骤71、根据所有一跳锚节点的坐标确定未知节点的第一限制区域，根 据所有二跳锚节点的坐标确定未知节点的第二限制区域；
步骤72、对所述样本集中的样本点进行过滤处理，去除样本集中位于所 述第一限制区域和第二限制区域以外的样本点，保留样本集中的有效样本点。
图8为本发明确定未知节点的第一限制区域的示意图，以三个一跳锚节 点为例。如图8所示，々ii殳第一锚节点A、第二锚节点B和第三锚节点C都 是未知节点N的一跳锚节点，由于未知节点N可以获得三个一跳锚节点的坐 标，因此未知节点N根据每个一跳锚节点的坐标即可确定未知节点N相对于 每个一跳锚节点的所在区域。具体地，未知节点N的第一所在区域是以第一 锚节点A的坐标为圓心，半径为R的圆形区域；未知节点N的第二所在区域 是以第二锚节点B的坐标为圆心，半径为R的圓形区域；未知节点N的第三 所在区域是以第三锚节点C的坐标为圆心，半径为R的圆形区域。在确定了 未知节点N的三个所在区域后，就可以计算三个所在区域的重叠区域，并将 该重叠区域作为未知节点的第一限制区域Y1 (图8中阴影区域)。
图9为本发明确定未知节点的第二限制区域的示意图，以三个二跳锚节 点为例。如图9所示，假设第一锚节点A、第二锚节点B和第三锚节点C都 是未知节点N的二跳锚节点，由于未知节点N可以获得三个二跳锚节点的坐 标，因此未知节点N根据每个二跳锚节点的坐标即可确定未知节点N相对于 每个二跳锚节点的所在区域。具体地，未知节点N的第一所在区域是以第一 锚节点A的坐标为圆心，半径为R的圆形与半径为2R的圆形之间的环形区域； 未知节点N的第二所在区域是以第二锚节点B的坐标为圓心，半径为R的圆 形与半径为2R的圆形之间的环形区域；未知节点N的第三所在区域是以第三
12锚节点C的坐标为圆心，半径为R的圆形与半径为2R的圆形之间的环形区域。 在确定了未知节点N的三个所在区域后，就可以计算三个所在区域的重叠区 域，并将该重叠区域作为样本点第二采样区域Y2 (图9中阴影区域)。
上述技术方案详细说明了在一跳锚节点的数量大于1、 二跳锚节点的数 量大于1时根据锚节点的坐标确定未知节点限制区域的处理过程，实际应用 中，不能保证每一时刻未知节点都能获得二个以上一跳锚节点或二个以上二 跳锚节点的信息。因此，在上述技术方案基础上，本发明动态节点定位方法 还包括当一跳锚节点的数量等于1、 二跳锚节点的数量等于1时的技术方案。 具体地，当一跳锚节点的数量等于1时，说明一跳锚节点在未知节点的通信 区域内，因此本发明可以根据该一跳锚节点的坐标确定未知节点的第一限制 区域，该第一限制区域是以该一跳锚节点的坐标为圓心、以未知节点的通信 半径R为半径的圓形区域。当二跳锚节点的数量等于1时，说明二跳锚节点 在未知节点的环形区域内，因此本发明可以根据该二跳锚节点的坐标确定未 知节点的第二限制区域，该第二限制区域是以该二跳锚节点的坐标为圓心、 半径为R的圆形与半径为2R的圆形之间的环形区域。
由此可见，本发明对样本集中的样本点进行过滤处理的过程是未知节点根 据从自己的一跳锚节点和二跳锚节点处得到的信息来去除预测4脊误的无效样本 点的过程。其中一跳锚节点是指未知节点能够直接侦听到的锚节点，二跳锚节 点是指未知节点不能直接侦听到但它们的 一跳邻居节点能够侦听到的锚节点。 利用一跳锚节点和二跳锚节点的信息获得第一限制区域和第二限制区域后，预 测错误的无效样本点是位于该第一限制区域和第二限制区域以外的样本点，通 过将这些不符合条件的样本点过滤掉，就可以使样本集中保留有效样本点。
在前述技术方案基础上，本发明动态节点定位方法还包括重新采样和定位 的步骤。具体地，在对样本集中的样本点进行过滤处理后，如果样本集中的样 本个数小于预先设定的采样数，那么将重复进行采样和过滤两个阶段，即重新 执行步骤6 (从采样区域内选取数个样本点)，直到样本点的个数满足样本集
13容量为止。最后根据样本集中所有样本点估算T时刻未知节点的坐标，完成本
发明动态节点定位方法。实际应用中，可以采用多种方法利用样本集中所有样 本点的坐标估算未知节点的坐标，本发明采用计算样本集中所有样本点坐标
的平均值作为T时刻未知节点的坐标。
从上述技术方案可以看出，由于本发明利用一跳锚节点的信号强度值确定 了采样区域，在初始化阶段和预测阶段有效增加了样本点采样的准确率，同时 利用锚节点信息获得的限制区域去除无效样本点，保证了样本点采样的准确 率，因此减少了获得有效样本点的抽样次数，实现了减少迭代次数、降低节点 能量消耗的目的，使本发明具有计算量小、节能等优点。
下面通过本发明动态节点定位方法的具体处理流程进一步说明本发明的
技术方案。假设时间被离散成多个时间单元，未知节点在每个时间单元都会对 自身位置进行重新定位，本发明通过在初始化阶段和预测阶段加入限制条件确 定采样区域，以有效增加样本点采样的准确率。首先，未知节点获得T时刻自 身所能侦听到的一跳锚节点或二跳锚节点的信息，这些锚节点信息至少包括一 跳锚节点或二跳锚节点的坐标。由于未知节点随机分布且通信范围有限，不能 保证每一时刻未知节点都能获得一跳锚节点或二跳锚节点的信息，因此实际应
用中，可以分以下情况进行定位处理。
(1) 未知节点能侦听到一跳锚节点，且一跳锚节点的数量为1 此情况说明一跳锚节点与未知节点间的距离d应满足d〈R,其中R为未知
节点的通信半径。对当前时刻为初始化时刻，即T-O，则估算样本点的采样区 域为以该一跳锚节点的坐标为圆心、以R为半径的圆形区域，之后从该采样区 域内随机选取M个样本点作为预测位置的样本集。在T〉0时刻，则根据T-l时 刻的样本集选取样本点。之后根据一跳锚节点的坐标对样本集中的样本点进行 过滤处理，最后根据样本集中有效样本点坐标的平均值估算未知节点的坐标。
(2) 未知节点能侦听到一跳锚节点，且一跳锚节点的数量大于1 当一跳锚节点的数量大于1时，先根据锚节点的信号强度值确定未知节点
14与锚节点之间的距离关系，后根据锚节点的坐标，通过锚节点之间的中垂线设 置多个具有距离特性的区域，最后根据未知节点到三个锚节点的距离关系，在 多个具有距离特性的区域中选择一个可反映未知节点与锚节点之间距离关系
的区域，并作为样本点的采样区域，随后从该采样区域内随机选取M个样本点
作为预测位置的样本集。之后根据一跳锚节点的坐标对样本集中的样本点进行 过滤处理，最后根据样本集中有效样本点坐标的平均值估算未知节点的坐标。
(3) 未知节点无法侦听到一跳锚节点但能获得二跳锚节点的信息 此情况说明二跳锚节点与未知节点间的距离d应满足R〈d〈2R。对当前时
刻为初始化时刻，即T-O,则估算样本点的采样区域为以该二跳锚节点的坐标 为圆心，半径为R与2R的圆形之间的圆环形区域，之后从该采样区域内随机 选取M个样本点作为预测位置的样本集。在T〉0时刻，则根据T-l时刻的样本 集选取样本点。根据二跳锚节点的坐标对样本集中的样本点进行过滤处理，最 后根据样本集中有效样本点坐标的平均值估算未知节点的坐标。
(4) 未知节点既无法侦听到一跳锚节点也无法获得二跳锚节点的信息 对于当前时刻为初始化时刻，即丁=0,未知节点将在网络分布区域内随机
选取M个样本点作为预测阶段的样本集。在T〉0时刻，则根据T-1时刻的样本 集选取样本点。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可 以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存 储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储 介质包括ROM、 RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理 解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方 案的精神和范围。
1权利要求
1. 一种动态节点定位方法，其特征在于，包括步骤1、未知节点采集并存储T时刻锚节点信息，所述锚节点信息包括锚节点的坐标；步骤2、判断锚节点的类型，当锚节点为一跳锚节点时，执行步骤3，当锚节点为二跳锚节点时，从T-1时刻的样本集中选取样本点，执行步骤7；步骤3、未知节点测量并记录每个一跳锚节点的信号强度值；步骤4、判断一跳锚节点的数量，当一跳锚节点的数量大于1时，执行步骤5，当一跳锚节点的数量等于1时，从T-1时刻的样本集中选取样本点，执行步骤7；步骤5、根据所有一跳锚节点的坐标和信号强度值确定样本点的采样区域，所述采样区域是反映未知节点与所有一跳锚节点之间距离关系的区域；步骤6、从所述采样区域内随机选取数个样本点作为T时刻的样本集；步骤7、对所述样本集中的样本点进行过滤处理，保留样本集中的有效样本点。
2. 根据权利要求1所述的动态节点定位方法，其特征在于，所述步骤7 之后还包括步骤8、判断所述样本集中有效样本点的数量是否小于预先设定的采样 数，是则执行步骤6，否则执行步骤9; 步骤9、估算T时刻未知节点的坐标。.
3.根据权利要求2所述的动态节点定位方法，其特征在于，所述步骤9 包括计算样本集中所有样本点坐标的平均值，作为T时刻未知节点的坐标。
4.根据权利要求1所述的动态节点定位方法，其特征在于，所述步骤7 包括步骤71、根据所有一跳锚节点的坐标确定未知节点的第一限制区域，根 据所有二跳锚节点的坐标确定未知节点的第二限制区域；步骤72、对所述样本集中的样本点进行过滤处理，去除样本集中位于所 述第 一限制区域和第二限制区域以外的样本点，保留样本集中的有效样本点。
5. 根据权利要求4所述的动态节点定位方法，其特征在于，所述步骤71 中根据所有一跳锚节点的坐标确定未知节点的第 一限制区域包括根据所有 一跳锚节点的坐标确定所有未知节点的所在区域，所述未知节点的所在区域 是以一跳锚节点的坐标为圆心、半径为R的圆形区域，其中R为未知节点的 通信半径；计算所有未知节点的所在区域的重叠区域，作为未知节点的第一 限制区域。
6. 根据权利要求4所述的动态节点定位方法，其特征在于，所述步骤71 中根据所有二跳锚节点的坐标确定未知节点的第二限制区域包括根据所有 二跳锚节点的坐标确定所有未知节点的所在区域，所述未知节点的所在区域 是以二跳锚节点的坐标为圆心、半径为R的圓形与半径为2R的圆形之间的环 形区域，其中R为未知节点的通信半径；计算所有未知节点的所在区域的重 叠区域，作为未知节点的第二限制区域。
7. 根据权利要求1 ~ 6中任一权利要求所述的动态节点定位方法，其特征 在于，所述步骤5包括步骤51、根据所有一跳锚节点的信号强度值确定未知节点与所有一跳锚 节点之间的距离关系；步骤52、根据所有一跳锚节点的坐标，通过锚节点之间的中垂线设置多 个具有距离特性的区域；步骤53、根据未知节点与所有一跳锚节点之间的距离关系，在所述多个 具有距离特性的区域中选择反映未知节点与所有一跳锚节点之间距离关系的 区域，作为样本点的采样区域。
全文摘要
本发明涉及一种动态节点定位方法，包括未知节点采集并存储T时刻锚节点信息，所述锚节点信息包括锚节点的坐标；判断锚节点的类型，当锚节点为二跳锚节点时，从T-1时刻的样本集中选取样本点；当锚节点为一跳锚节点时，未知节点测量并记录每个一跳锚节点的信号强度值；判断一跳锚节点的数量，当一跳锚节点的数量等于1时，从T-1时刻的样本集中选取样本点；当一跳锚节点的数量大于1时，根据所有一跳锚节点的坐标和信号强度值确定样本点的采样区域，从所述采样区域内随机选取数个样本点作为T时刻的样本集；最后对样本集中的样本点进行过滤处理。本发明具有迭代次数少、计算量小、节点能量消耗小、节能等优点。
文档编号G01S5/02GK101458323SQ20091007600
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月4日 优先权日2009年1月4日
发明者凯 刘, 军 张, 超 王, 强 高 申请人:北京航空航天大学