[发明专利]一种水下无线传感器网络的定位方法

摘要

本发明涉及一种水下无线传感器网络定位方法，属于无线传感器网络定位技术领域。本方法根据测量的信标节点和未知节点间距离第一次加权质心计算得到未知节点的第一次估测坐标；再根据距离值设置权重选择合适的若干个信标节点进行第二次加权质心计算得到未知节点的第二次估测坐标，最终确定未知节点的坐标。本方法的计算复杂度较低，提高了定位准确度，降低了估测误差，适用于水下无线传感网络的定位。

主权项

一种水下无线传感器网络的定位方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，信标节点以最大发射功率发送信标报文；步骤2，测量所有具有信标节点与未知节点之间的距离，具体包括如下步骤：步骤2‑1，未知节点监听并接收信标节点发送的信标报文，获取信标节点发送的报文时钟；步骤2‑2，根据未知节点接收的报文时钟和信标节点发送报文时钟的时间差，采用如下公式计算信标节点与未知节点之间的距离，未知节点存储信标节点与未知节点之间距离的计算结果：d(i，j)＝[1449.2+4.623t‑0.0546t2+1.391(σ‑35)]·(Tr‑Ts)其中，d(i，j)表示未知节点i和信标节点j的距离，t表示当前水温，σ表示水的盐度，Tr表示信标节点发送的报文时钟，Ts表示未知节点接收的报文时钟；步骤3，未知节点利用如下公式对所有具备通信功能的信标节点坐标进行第一次加权质心计算： x i = x 1 d 1 + x 2 d 2 + . . . + x n - 2 d n - 2 + x n - 1 d n - 1 + x n d n 1 d 1 + 1 d 2 + . . . + 1 d n - 2 + 1 d n - 1 + 1 d n y i = y 1 d 1 + y 2 d 2 + . . . + y n - 2 d n - 2 + y n - 1 d n - 1 + y n d n 1 d 1 + 1 d 2 + . . . + 1 d n - 2 + 1 d n - 1 + 1 d n 其中，xi、yi为进行第一次加权质心计算估测的未知节点i的横纵坐标，xn、yn为第n个信标节点的横纵坐标，dn为第n个信标节点到未知节点的距离，n为大于等于1的自然数；步骤4，未知节点记录第一次估测的横纵坐标，并将第一次估测的横纵坐标广播至所有具备通信功能的信标节点；步骤5，未知节点根据具备通信能力的信标节点与自身的距离选择m个信标节点，m为正整数；步骤6，利用如下公式对未知节点的坐标做第二次加权质心计算： x , i = ( x i + x 1 ′ d 1 ′ + x 2 ′ d 2 ′ + . . . + x m - 2 ′ d m - 2 ′ + x m - 1 ′ d m - 1 ′ + x m ′ d m ′ 1 d 1 ′ + 1 d 2 ′ + . . . + 1 d m - 2 ′ + 1 d m - 1 ′ + 1 d m ′ ) / 2 y , i = ( y i + y 1 ′ d 1 ′ + y 2 ′ d 2 ′ + . . . + y m - 2 ′ d m - 2 ′ + y m - 1 ′ d m - 1 ′ + y m ′ d m ′ 1 d 1 ′ + 1 d 2 ′ + . . . + 1 d m - 2 ′ + 1 d m - 1 ′ + 1 d m ′ ) / 2 其中，x’i、y’i为进行第二次加权质心计算估测未知节点i的横纵坐标，d’1，...，d’m为m个信标节点与未知节点的距离；步骤7，记录步骤6得到的未知节点i的横纵坐标，实现该未知节点的定位；步骤8，若无线传感网络中还有未知节点未定位，返回步骤2；否则，结束无线网络未知节点的定位方法流程。