一種基于節(jié)點分布評價的wsn定位順序選取方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及WSN定位順序選取方法，特別涉及一種基于節(jié)點分布評價的WSN定位 順序選取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network, WSN)是通過在工作環(huán)境內(nèi)部署大量 具有感知、計算和無線通信能力的傳感器節(jié)點而組成的網(wǎng)絡。傳感器節(jié)點具備感知、計算和 通信等功能，彼此合作完成一些復雜的任務。一般情況下，要提供這些服務，首先要獲得傳 感器節(jié)點的位置信息。因此，WSN節(jié)點的定位是WSN研宄領域的一個基本問題。
[0003] WSN節(jié)點定位一般需要已知一些節(jié)點的位置信息，這些節(jié)點通常被稱為信標節(jié)點。 根據(jù)信標節(jié)點的位置信息，結(jié)合一定的定位算法，就可以完成未知節(jié)點的定位。通常情況 下，由于信標節(jié)點的占比較小，需要將新定位的未知節(jié)點轉(zhuǎn)化為信標節(jié)點，來繼續(xù)完成其它 未知節(jié)點的定位。可是，新定位的未知節(jié)點是存在定位誤差的，這一誤差會傳遞到接下來其 它節(jié)點的定位中?，F(xiàn)有的研宄大多集中在通過不同的定位算法來改善節(jié)點的定位精度，很 少考慮WSN節(jié)點定位順序?qū)Χㄎ徽`差的影響造成很大的傳遞誤差。實際情況下，由于環(huán)境 的復雜性，如信標節(jié)點部署、障礙物遮擋等，考慮傳遞誤差的影響，WSN節(jié)點定位順序?qū)Χㄎ?結(jié)果的影響很大。因此，可以通過一定的評價體系來選擇一種較好的定位順序，以減小傳遞 誤差，改善WSN節(jié)點的定位精度。
[0004] 而一般的順序定位忽視傳遞誤差的影響，會造成傳遞誤差的迅速傳播，不利于后 續(xù)WSN節(jié)點的精確定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)很少考慮WSN節(jié)點定位順序?qū)Χㄎ徽`差的影 響以及一般的順序定位忽視傳遞誤差的影響，會造成傳遞誤差的迅速傳播，不利于后續(xù)WSN 節(jié)點的精確定位的問題，而提出的一種基于節(jié)點分布評價的WSN定位順序選取方法。
[0006] 上述的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] 步驟一、在WSN工作環(huán)境內(nèi)，部署M個信標節(jié)點&的坐標為（Xi， yi)，i = 1，2，...，M，N個未知節(jié)點Uj的真實坐標為（Χ」，Υ」），j = 1，2，...，N;對于工作環(huán)境內(nèi)任 意的未知節(jié)點Uj= (X j, Yj)，設Uj接收到信號的信標節(jié)點為B k= (X k, yk)，k = Ii1, k2，… ，kPe {1，2,…，Μ}，且k u k2,…，kP互不相同；其中，B k對于未知節(jié)點U」是可見的，可見彳目標 的總數(shù)為P個，P彡M ;
[0008] 步驟二、在受高斯噪聲η的影響下，根據(jù)一般的信號傳播模型Pk(dk)= Pk(d〇)-10 a lg(dk/d0)，引入未知節(jié)點Uj到信標節(jié)點B k真實距離dk的無偏估計量J,;:其中， η均值為0,方差為(Tb2的高斯噪聲；σ η的標準差在距離信標節(jié)點；
[0009] 步驟三、根據(jù)無偏估計量元求解未知節(jié)點U/立置的估計坐標(七,沁）；
[0010] 步驟四、根據(jù)未知節(jié)點υ/立置的估計坐標(Uj)計算得到節(jié)點分布評價因子Rj;
[0011] 步驟五、采用基于RSSI的定位方法，將未知節(jié)點Uj的估計坐標(％，之）加入到信標 節(jié)點集，將未知節(jié)點的標號為j = j+Ι重復步驟三至五，直到j = N為止；從而得到了所有 未知節(jié)點處的&與所有未知節(jié)點組成的信標節(jié)點集；
[0012] 步驟六、將所有未知節(jié)點的R^t進行升序排列，根據(jù)升序排列后的Mf R/直由小 到大對應的％進行由小到大重新編號，將重新編號后的Uj再次執(zhí)行步驟三至五中的定位過 程獲得最終的未知節(jié)點％的WSN定位結(jié)果（Uj)。
[0013] 發(fā)明效果
[0014] 本發(fā)明提出了一種基于節(jié)點分布評價的WSN定位順序選取方法，能夠在不增加任 何硬件資源的情況下，通過引入一個節(jié)點分布評價的標準，優(yōu)化WSN節(jié)點的定位順序，以減 小傳遞誤差，改善WSN節(jié)點的定位精度。本發(fā)明優(yōu)先考慮二維平面定位的情況，WSN節(jié)點可 獨立定位，能夠適應無線傳感器網(wǎng)絡分布式定位的需求。
[0015] 從圖2中可以看出，采用基于節(jié)點分布評價的WSN順序優(yōu)化定位相對于一般的順 序定位能夠明顯地改善定位精度。一般順序定位的平均定位誤差為3. 32米，定位順序優(yōu)化 的WSN節(jié)點平均定位誤差為2. 42米，基于節(jié)點分布評價的WSN順序優(yōu)化定位能夠有效的抑 制傳遞誤差，改善WSN節(jié)點定位的精度。于分布評價的優(yōu)化順序定位相比于一般的順序定 位，能夠充分考慮節(jié)點分布對定位的影響，有效抑制傳遞誤差的傳播，實現(xiàn)WSN節(jié)點的精確 定位。
【附圖說明】
[0016] 圖1為實施例一提出的信標節(jié)點分布圖；
[0017] 圖2為實施例一提出的兩種不同方式下的定位誤差累積概率分布圖；
[0018] 圖3為【具體實施方式】一提出的一種基于節(jié)點分布評價的WSN定位順序選取方法流 程圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0019] 一：本實施方式的一種基于節(jié)點分布評價的WSN定位順序選取方 法，具體是按照以下步驟制備的：
[0020] 步驟一、在WSN工作環(huán)境內(nèi)，部署M個信標節(jié)點&的坐標為（Xi， yi)，i = 1，2，...，M，N個未知節(jié)點Uj的真實坐標為（Χ」，Υ」），j = 1，2，...，N;對于工作環(huán)境內(nèi)任 意的未知節(jié)點Uj= (X j, Yj)，設Uj接收到信號的信標節(jié)點為B k= (X k, yk)，k = Ii1, k2，… ，kPe {1，2,…，Μ}，且k u k2,…，kP互不相同；其中，B k對于未知節(jié)點U」是可見的，可見彳目標 的總數(shù)為P個，P彡M ;
[0021] 步驟二、在受高斯噪聲η的影響下，根據(jù)一般的信號傳播模型Pk(dk)= Pk(d〇)-10 a lg(dk/d0)，引入未知節(jié)點Uj到信標節(jié)點B k真實距離dk的無偏估計量么：其中， η均值為0,方差為σΗ2的高斯噪聲；σ n的標準差在距離信標節(jié)點；
[0022] 步驟三、根據(jù)無偏估計量么求解未知節(jié)點U/立置的估計坐標(七，1);
[0023] 步驟四、根據(jù)未知節(jié)點U/立置的估計坐標(七，I)計算得到節(jié)點分布評價因子Rj;
[0024] 步驟五、采用基于RSSI的定位方法，按未知節(jié)點％標號遞增順序進行順序定位； 即將未知節(jié)點％的估計坐標（七，：5〇)加入到信標節(jié)點集，將未知節(jié)點的標號為j = j+Ι重復 步驟三至五，直到j = N為止；從而得到了所有未知節(jié)點處的Rj與所有未知節(jié)點組成的信 標節(jié)點集；
[0025] 步驟六、將所有未知節(jié)點的Rj值進行升序排列，根據(jù)升序排列后的Rj,將R j值由小 到大對應的Uj進行由小到大重新編號（例如U1對應R 1= 20、U2對應R2= KKU3對應R3 = 15 ;進行由小到大重新編號為將R2= 10對應的U2重新編號為U1，將R3= 15對應的U 3重 新編號為U2，將R2= 20對應的U i重新編號為U 3)，將重新編號后的Uj再次執(zhí)行步驟三至五 中的定位過程獲得最終的未知節(jié)點％的WSN定位結(jié)果作.,，1);由于重新編號，此時按順序定 位的過程即實現(xiàn)了基于節(jié)點分布評價的WSN定位順序優(yōu)化如圖3。
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