专利名称：一种基于移动锚节点的无线传感器网络节点加权质心定位方法
技术领域：
本发明涉及一种基于移动锚节点的传感器网络节点定位方法，更涉及到随机移动技术与无线测距技木。
背景技术：
无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线 通信方式形成ー个多跳的自组织网络系统，协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者，对传感器网络节点进行准确定位是实现上述目标的前提。普通节点由于结构简单计算能力差，能量有限，所以不能完全自主完成定位。按是否需要锚节点參与辅助定位划分，现有定位算法分为基于锚节点定位算法和无需锚节点定位算法，而目前采用的锚节点成本高，不能大量使用，导致对未知节点覆盖率低，从而使得节点在定位过程中无法获得足够的信息引起较大的定位误差。

发明内容
本发明主要解决传统锚节点成本高，覆盖率低，现有定位算法复杂且定位误差大的问题。本发明解决上述问题采用的技术方案为采用移动锚节点产生虚拟锚节点代替传统的锚节点，解决了使用大量锚节点成本高的问题，并借助高斯马尔科夫移动模型，采用控制技术使得锚节点按照优化之后的移动路径进行移动，锚节点通过发送即时位置信号通知周围的未知节点，同时未知节点通过RSSI技术测得自身与虚拟锚节点之间的距离。待测节点在完成自身定位过程中，增加靠近自身的虚拟锚节点的权重，通过加权质心算法实现自身定位。从而得到一种成本低，覆盖率高，算法简单，误差小的节点定位方法。


图I是本发明方法中锚节点移动路径优化流程图；图2是锚节点实际移动过程中停留位置与系统生成目的点之间误差示意图；β表示实际移动偏离模型生成方向的角度；d表示实际停留位置偏离目的点的距离；图3是虚拟锚节点对未知节点的覆盖示意图；其中A是锚节点小是未知节点ポ是锚节点的通信半径；N处于A的通信范围内，A能完成对N的覆盖；图4是定位过程中锚节点的移动轨迹，图中显示锚节点能对未知节点完全覆盖；
具体实施例方式结合图I 图4说明本实施方式，本实施方式为ー种基于移动锚节点的无线传感器网络节点加权质心定位方法，具体步骤如下步骤ー完成传感器网络节点布撒，节点处于睡眠状态；
步骤ニ 将带有GPS定位设备的锚节点安装在可控移动装置上，进入待测区域；步骤三移动装置根据高斯马尔科夫移动模型得到ー个目的点，在向该ー个目的点移动前，预先判断此目的点与之前储存的历史坐标位置之间的距离，移动装置只有在该距离大于设定的值时认为此目的点有效，并向该点移动，否则重新生成ー个目的点，直至目的点有效；其中移动装置下一歩的移动速度，转弯角度以及下ー个目的点，由高斯马尔科夫移动模型得到，如公式(1)，公式(2):
权利要求
1.一种基于移动锚节点的无线传感器网络节点加权质心定位方法，其特征在于它的步骤如下 步骤ー完成传感器网络节点布撒，节点处于睡眠状态； 步骤ニ 将带有GPS定位设备的锚节点安装在可控移动装置上，进入待测区域； 步骤三移动装置在向下ー个目的点移动前，预先判断此目的点与之前储存的历史坐标位置之间的距离，只有在该距离大于设定的值时移动装置认为此目的点有效，并开始移动，否则重新生成目的点，直至目的点有效； 步骤四移动锚节点在待测区域内移动，每移动ー个设定周期便停下来，通过GPS获得即时坐标位置，并将信息储存在自身内存中，同时以一定通信半径向四周广播信息，广播完成后继续向如移动； 锚节点通过移动模型生成下ー个周期的转弯角度，移动速度与移动目的点，按上述三组參数移动，由于移动装置转弯角度，移动速度误差的存在，导致自身停止的位置与实际生成的位置存在误差，此时抛弃模型生成的坐标点，保存并发送GPS測定的值。
步骤五未知节点被唤醒后接收锚节点发送的坐标信息，同时通过RSSI技术获得与锚节点之间的距离，并储存获得的信息； 步骤六一定时间后，移动装置完成辅助定位任务，未知节点通过加权质心算法完成自身定位。
2.根据权利要求I所述的ー种基于移动锚节点的无线传感器网络节点加权质心定位方法，其特征在于步骤三中锚节点向下ー个目的点移动之前预先判断此目的点是否有效，判断标准为该目的点与锚节点曾停留的历史点之间的距离是否大于预先设定的值，如果大于则该点为有效点，否则重新生成，直至有效。
3.根据权利要求I或2所述的ー种基于移动锚节点的无线传感器网络节点加权质心定位方法，其特征在于步骤四中，由于锚节点移动中，转弯角度与移动速度误差的存在，导致锚节点最終停留的位置并不一定是预先生成的目的坐标位置，此时锚节点舍弃之前生成的目的点信息，向未知节点广播并存储通过GPS获得的即时值。
4.根据权利要求I所述的ー种基于移动锚节点的无线传感器网络节点加权质心定位方法，其特征在于步骤六，未知节点在计算自身位置吋，増加了距离的权值，距离越近的虚拟锚节点的权值越重。
全文摘要
本发明公开了一种简单易行的传感器网络节点定位方法，属于无线传感器网络应用领域，该领域还涉及到随机移动技术与无线测距技术。定位方法通过使用用移动锚节点代替传统的锚节点来降低使用成本，提高对未知节点的覆盖率。对锚节点的移动路径进行规划，最后结合加权质心算法，从而得到未知节点的位置。整个定位方法，成本低，算法简单，对未知节点的覆盖率高，定位精确，适合实际应用。
文档编号G01S19/48GK102680995SQ20121016466
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者吴定会, 沈艳霞, 潘庭龙, 纪志成, 薛小松, 赵芝璞 申请人:江南大学