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专利号: 2016103317582
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其步骤如下:(1)输入定位区域内的待定位节点及锚节点信息;

(2)利用聚类算法对整个网络中的锚节点进行分簇,将原网络中锚节点划分为若干个互不重合的簇;

(3)计算每个待定位节点至各个锚节点之间的跳数h,依据跳数最小原则将该待定位节点加入到最近的簇中;

(4)对各个簇进行DV-hop定位算法,求出每个簇内的待定位节点位置;

(5)将各个簇进行定位结果合并,完成整个网络的节点定位,输出定位结果。

2.根据权利要求1所述的一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其特征在于,步骤1中的,输入定位区域内的待定位节点及锚节点信息的具体方法是:对于一个无线传感器网络S其传感器节点的集合为S={S1,S2,…,SM+N},该网络包含M个锚节点,N个待定位节点,且M<

M个锚节点Si∈A位置已知,N个待定位节点Sj∈B位置未知;其中集合A={Si|i=1,

2,...,M},集合B={Sj|j=M+1,M+2,...,M+N}。

3.根据权利要求1所述的一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其特征在于,步骤2中的利用聚类算法对整个网络中的锚节点进行分簇,具体方法是:a)利用聚类算法对整个网络中的锚节点进行分簇,把锚节点分为k个簇,簇个数k是用户指定的,每一个簇通过其质心来描述;

b)随机确定k个初始点做为簇心,将锚节点集A中的每个节点分配到一个簇中,即为每个锚节点找距离其最近的簇心,并将其分配给该簇心所对应的簇;

c)最后,将每个簇的簇心更新为该簇所有点的平均值。

4.根据权利要求1或3中所述的一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其特征在于,所述的聚类算法,包括:K-均值聚类,二分K-均值算法。

5.根据权利要求1所述的一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其特征在于,步骤3中的计算每个待定位节点至各个锚节点之间的跳数h,其方法是:网络中任意两个节点Si到Sj的跳数可以表示为h(Si,Sj)∈H={Zi|0,1,2,...},使用最短路径算法可以获取整个网络的跳数矩阵H,矩阵维度是(M+N)╳(M+N);

那么所述的跳数矩阵H中包含了每个待定位节点至各个锚节点之间的跳数h信息。

6.根据权利要求1所述的一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其特征在于,步骤3中的依据跳数最小原则将该待定位节点加入到最近的簇中,其方法是:对于任意一个待定位节点Sj,首先从跳数矩阵H中查找跳数距离最小的锚节点,接着判断该锚节点所属的簇,将节点Sj加入到该簇;对于锚节点不止一个簇的情况即最小跳数不止一个的情况,将Sj加入锚节点个数最多的那个簇。

7.根据权利要求1所述的一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其特征在于,步骤4中对各个簇进行DV-hop定位算法,求出每个簇内的待定位节点位置,其方法是:a)从整个网络的跳数矩阵H中提取第k簇的跳数矩阵,设定为Hk,该矩阵包含了第k簇内所有节点之间的跳数信息;

b)求得第k簇内单跳所对应的距离dper,因为锚节点坐标已知,可以通过锚节点之间的跳数和距离来求得;

单跳所对应的距离dper可以通过式(4)求得:

其中(xi,yi)和(xj,yj)分别是锚节点i和j的坐标;hi是锚节点i和其他所有锚节点的跳数;

c)任取k簇内一个待定位节点Sj,设其待求位置坐标为:Sj(x,y);从Hk中提取Sj至簇内各锚节点Si(i=1,…,n)的跳数信息,依据单跳所对应的距离dper,将跳距转化为距离信息,即dper*跳距;设这n个锚节点的坐标分别为:(x1,y1),(x2,y2),...,(xn,yn),节点Sj到n个锚节点的距离分别为:d1,d2,…,dn;

第1至第n-1等式分别与第n个等式相减,可得到式(6):令

上述方程组可以转化为Ax=b的形式;使用标准的最小均方差估计法可以得到节点Sj的坐标为式(10)所示:表示待定位节点Sj的估计坐标;

d)对网络中其他的簇采用同样的方法计算待定位节点位置。

8.根据权利要求1所述的一种子网划分式DV-hop无线传感器网络定位算法,其特征在于,步骤5中的将各个簇进行定位结果合并,完成整个网络的节点定位,输出定位结果,其方法是:根据步骤(4),第i个簇求得的待定位节点坐标信息为Xi,Xi可以表示为式(11):其中,矩阵Xi为第i簇内m个待定位节点的估计坐标;把所有的k个簇定位结果合并,即式(12):最终的矩阵X包含了所有待定位节点的估计坐标信息;定位算法完毕。