本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的地理位置信息壓縮編碼方法。

背景技術(shù)：

傳感器網(wǎng)絡(luò)的地理位置信息，對(duì)于標(biāo)記數(shù)據(jù)產(chǎn)生和事件發(fā)生的位置是很有必要的，傳感器網(wǎng)絡(luò)中的很多服務(wù)是基于地理位置信息的，比如水污染監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)以及災(zāi)害預(yù)警等。參照常用的WGS84:World Geodetic System 1984標(biāo)準(zhǔn)，GPS中地理位置信息由<經(jīng)度，緯度，高度>表示。其中經(jīng)度表示方式為23°21′23″E這種格式,其中度的區(qū)間為[0°，180°]，分和秒是60進(jìn)位的，E表示的是東經(jīng)。其中也可以用符號(hào)位表示東西經(jīng)，+號(hào)表示東經(jīng)、-號(hào)表示西經(jīng)，則區(qū)間為[+180°，-180°]，表示南北緯時(shí)，+號(hào)表示北緯、-號(hào)表示南緯，此時(shí)的區(qū)間為[+90°，-90°]，海拔則一般以[-11000，8000]為區(qū)間，本發(fā)明為統(tǒng)一經(jīng)緯度和高度的精度要求，采用[-11000，C-11000]為區(qū)間，其中C為赤道周長(zhǎng)。

地理位置信息編碼，是以二進(jìn)制的方式表示地理位置的三維坐標(biāo)，用于傳輸。在WGS84規(guī)定中，GPS的經(jīng)度、緯度和高度都是實(shí)數(shù)，分別用32位表示，則單個(gè)位置數(shù)據(jù)需要用12個(gè)字節(jié)表示，這對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用來(lái)說(shuō)并沒(méi)有占整個(gè)傳輸幀的很大比例，但是對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)和其他低能耗網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，特別是MTU比較小的情況下，用12個(gè)字節(jié)來(lái)表示位置信息會(huì)占用較大比例的傳輸位，造成傳輸次數(shù)的增多和能耗的增加，所以利用不同的方法對(duì)地理位置信息的進(jìn)行壓縮編碼以減小占用的位數(shù)還是很有必要的。而且大多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)都是電池供電，能耗的增加會(huì)減少該節(jié)點(diǎn)的使用壽命。特別是一些低能耗網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)帶寬消耗非常敏感，如IEEE 802.15.4-2003定義的報(bào)文尺寸只有127字節(jié)，刨去鏈路層和安全機(jī)制占用的部分，只有不到81個(gè)字節(jié)可用于信息傳輸。本發(fā)明利用相近區(qū)域位置信息相關(guān)的特點(diǎn)，能夠?qū)鬏數(shù)奈恢眯畔⑦M(jìn)行可控精度的壓縮和解碼，從而減少地址位置信息的傳輸開(kāi)銷(xiāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是對(duì)傳輸?shù)奈恢眯畔⑦M(jìn)行可控精度的壓縮和解碼，從而減少地理位置信息在通信傳輸過(guò)程中對(duì)帶寬的消耗。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：可控精度的地理位置信息壓縮傳輸方法，根據(jù)定義的精度d，在發(fā)送端對(duì)地理位置信息Loc進(jìn)行壓縮編碼，并在接收端對(duì)地理位置信息進(jìn)行解碼操作；包括以下步驟：

S1、根據(jù)精度d確定傳輸節(jié)點(diǎn)地理位置信息編碼的粒度參數(shù)m，通過(guò)下公式計(jì)算滿足精度d的最小位數(shù)m；

$\frac{C}{2^m}\&le;d;$

其中，C為地球赤道周長(zhǎng)，d表示用m位二進(jìn)制對(duì)赤道上的位置坐標(biāo)編碼所能達(dá)到的精度；

所述傳輸節(jié)點(diǎn)包括：發(fā)送端源節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)以及目的節(jié)點(diǎn)；

S2、在發(fā)送端對(duì)源節(jié)點(diǎn)地理位置信息Loc編碼；所述發(fā)送端源節(jié)點(diǎn)地理位置信息Loc編碼的k位后綴對(duì)于接收端傳輸節(jié)點(diǎn)是唯一識(shí)別碼；且所述k滿足下式：

$k\&GreaterEqual;{\log }_2\left(\frac{2^m}{C}\&times;L+1\right)+1;$

其中，C為地球赤道周長(zhǎng)，L為接收端與Loc最大距離；

并且通過(guò)公式確定傳輸信息中經(jīng)度、緯度和高度分別所占的位數(shù)K的值；

S3、在接收端對(duì)源節(jié)點(diǎn)地理位置信息Loc解碼。

進(jìn)一步地，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)為端到端結(jié)構(gòu)時(shí)，所述步驟S2還包括：根據(jù)第一編碼算法計(jì)算m位表示的位置的二進(jìn)制信息<B_x,B_y,B_h>，并得到最終位置信息msg。

更進(jìn)一步地，所述第一編碼算法為：根據(jù)下式計(jì)算<B_x,B_y,B_h>；

由

b_x＝B_xmod2^k

b_y＝B_ymod2^k

b_h＝B_hmod2^k

計(jì)算得到最終位置信息：msg＝<b_x,b_y,b_h>。

進(jìn)一步地，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)為逐跳結(jié)構(gòu)時(shí)，且各傳輸節(jié)點(diǎn)的地理位置信息精度d相同，所述步驟S2還包括：根據(jù)第二編碼算法計(jì)算m位表示的位置的二進(jìn)制信息<B_x,B_y,B_h>，并得到最終位置信息msg。

更進(jìn)一步地，所述第二編碼算法為：根據(jù)下式計(jì)算<B_x,B_y,B_h>；

由

b_k＝(K/3)mod2³

b_x＝B_xmod2^k

b_y＝B_ymod2^k

b_h＝B_hmod2^k

計(jì)算得到最終位置信息：msg＝<b_k,b_x,b_y,b_h>。

更進(jìn)一步地，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)為逐跳結(jié)構(gòu)時(shí)，且傳輸節(jié)點(diǎn)既非發(fā)送端的源節(jié)點(diǎn)，也非目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，在該傳輸節(jié)點(diǎn)處，首先計(jì)算該傳輸節(jié)點(diǎn)處的K值，并對(duì)來(lái)自上一傳輸節(jié)點(diǎn)的編碼信息進(jìn)行解碼，然后根據(jù)第二編碼算法編碼后發(fā)送至下一傳輸節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)為逐跳結(jié)構(gòu)時(shí)，且各傳輸節(jié)點(diǎn)的地理位置信息精度d不相同，所述步驟S2還包括：根據(jù)第三編碼算法計(jì)算m位表示的位置的二進(jìn)制信息<B_x,B_y,B_h>，并得到最終位置信息msg。

更進(jìn)一步地，所述第三編碼算法為：根據(jù)下式計(jì)算<B_x,B_y,B_h>；

由：

b_m＝m

b_k＝(K/3)mod2³

b_x＝B_xmod2^k

b_y＝B_ymod2^k

b_h＝B_hmod2^k

計(jì)算得到最終位置信息：msg＝<b_m,b_k,b_x,b_y,b_h>。

進(jìn)一步地，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)為端到端結(jié)構(gòu)時(shí)，所述步驟S3包括：采用第一解碼算法對(duì)經(jīng)第一編碼算法編碼得到的msg＝<b_x,b_y,b_h>進(jìn)行解碼，得到源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

更進(jìn)一步地，所述第一解碼算法為：根據(jù)下式計(jì)算目的節(jié)點(diǎn)D的位置信息<D_x,D_y,D_h>：

目的節(jié)點(diǎn)D處的位置編碼信息為<d_x,d_y,d_h>，

其中：

d_x＝D_xmod2^K

d_y＝D_ymod2^K

d_h＝D_hmod2^K

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h>和<d_x,d_y,d_h>，判斷得到解碼結(jié)果未發(fā)生進(jìn)位或者退位時(shí)，則解碼結(jié)果計(jì)算式為：

B_x＝D_x-d_x+b_x

B_y＝D_y-d_y+b_y

B_h＝D_h-d_h+b_h

否則解碼結(jié)果計(jì)算式為：

B_x＝D_x-d_x+b_x+2^k×sgn(d_x-b_x)

B_y＝D_y-d_y+b_y+2^k×sgn(d_y-b_y)

B_h＝D_h-d_h+b_h+2^k×sgn(d_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

進(jìn)一步地，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)為逐跳結(jié)構(gòu)時(shí)，且各傳輸節(jié)點(diǎn)的地理位置信息精度相同，所述步驟S3包括：采用第二解碼算法對(duì)經(jīng)第二編碼算法編碼得到的msg＝<b_k,b_x,b_y,b_h>進(jìn)行解碼，得到源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

更進(jìn)一步地，所述第二解碼算法為：根據(jù)下式計(jì)算傳輸節(jié)點(diǎn)R1的位置信息<R1_x,R1_y,R1_h>

根據(jù)下式計(jì)算傳輸節(jié)點(diǎn)R1處的位置編碼信息為<r1_x,r1_y,r1_h>，其中：

r1_x＝R1_xmod2^k

r1_y＝R1_ymod2^k

r1_h＝R1_hmod2^k

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h>和<r1_x,r1_y,r1_h>，判斷得到解碼結(jié)果未發(fā)生進(jìn)位或者退位時(shí)，則解碼結(jié)果計(jì)算式為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x

B_y＝R1_y-r1_y+b_y

B_h＝R1_h-r1_h+b_h

若是發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果計(jì)算式為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x+2^k×sgn(r1_x-b_x)

B_y＝R1_y-r1_y+b_y+2^k×sgn(r1_y-b_y)

B_h＝R1_h-r1_h+b_h+2^k×sgn(r1_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

進(jìn)一步地，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)為逐跳結(jié)構(gòu)時(shí)，且各傳輸節(jié)點(diǎn)的地理位置信息精度d不相同，所述步驟S3包括：采用第三解碼算法對(duì)經(jīng)第三編碼算法編碼得到的msg＝<b_m,b_k,b_x,b_y,b_h進(jìn)行解碼，得到源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

更進(jìn)一步地，所述第三解碼算法為：根據(jù)源節(jié)點(diǎn)的粒度參數(shù)m，計(jì)算傳輸節(jié)點(diǎn)R1的位置信息<R1_x,R1_y,R1_h>：

然后通過(guò)下式計(jì)算傳輸節(jié)點(diǎn)R1處的位置編碼信息<r1_x,r1_y,r1_h>,

其中：

r1_x＝R1_xmod2^k

r1_y＝R1_ymod2^k

r1_h＝R1_hmod2^k

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h>和<r1_x,r1_y,r1_h>，判斷得到解碼結(jié)果未發(fā)生進(jìn)位或者退位時(shí)，則解碼結(jié)果計(jì)算式為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x

B_y＝R1_y-r1_y+b_y

B_h＝R1_h-r1_h+b_h

若是發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果表達(dá)式為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x+2^k×sgn(r1_x-b_x)

B_y＝R1_y-r1_y+b_y+2^k×sgn(r1_y-b_y)

B_h＝R1_h-r1_h+b_h+2^k×sgn(r1_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的可控精度的地理位置信息壓縮傳輸方法，利用相鄰區(qū)域的地理位置信息相關(guān)性，能夠減少地理位置信息的編碼長(zhǎng)度，發(fā)送端通過(guò)估計(jì)接收端的大致范圍即可實(shí)現(xiàn)編碼過(guò)程，接收端則能根據(jù)自身的位置和收到的信息獨(dú)立實(shí)現(xiàn)編碼，通過(guò)減少每個(gè)傳輸幀中位置信息所占的位數(shù)，使得每次傳輸?shù)钠渌畔⒌奈粩?shù)增加，從而節(jié)省了有效帶寬。

附圖說(shuō)明

圖1表明沿經(jīng)度方向或者緯度方向的二進(jìn)制編碼的后綴具有周期性。

圖2是一個(gè)確定范圍的傳感器網(wǎng)絡(luò)示意圖，該圖所示的情況可以根據(jù)覆蓋范圍來(lái)統(tǒng)一確定編碼位數(shù)。

圖3是一個(gè)不確定范圍的多跳的傳感網(wǎng)絡(luò)示意圖。

具體實(shí)施方式

為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步闡釋。

本發(fā)明的技術(shù)方案：可控精度的地理位置信息壓縮傳輸方法，根據(jù)定義的精度d，在發(fā)送端對(duì)地理位置信息Loc進(jìn)行壓縮編碼，并在接收端對(duì)地理位置信息進(jìn)行解碼操作；包括以下步驟：

S1、根據(jù)精度d確定地理位置信息編碼的粒度參數(shù)m，通過(guò)下公式計(jì)算滿足精度d的最小位數(shù)m；

$\frac{C}{2^m}\&le;d;$

其中，C為地球赤道周長(zhǎng)，d表示用m位二進(jìn)制對(duì)赤道上的位置坐標(biāo)編碼所能達(dá)到的精度；

S2、在發(fā)送端對(duì)地理位置信息Loc編碼；所述地理位置信息Loc編碼的k位后綴對(duì)于接收端是唯一識(shí)別碼；且所述k滿足下式：

$k\&GreaterEqual;{\log }_2(\frac{2^m}{C}\&times;L+1)+1;$

其中，C為地球赤道周長(zhǎng)，L為接收端與Loc最大距離；

并且通過(guò)公式確定傳輸信息中經(jīng)度、緯度和高度分別所占的位數(shù)K的值。

如圖1所示，只取3位后綴時(shí)，對(duì)于在1202的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，1199是唯一的，1198是不唯一的，[1199,1205]對(duì)應(yīng)位于1202節(jié)點(diǎn)的GTM range表示對(duì)于接收節(jié)點(diǎn)可以唯一解碼的空間范圍，GTM：地理位置拓?fù)溆成洹？梢栽诮o定K的情況下，用K位表示的二進(jìn)制的地理位置信息壓縮編碼具有唯一性，由于其具有周期性所以可以在解碼時(shí)判斷是否需要進(jìn)位。以K＝3為例：假設(shè)某節(jié)點(diǎn)的經(jīng)度編碼為00001000，其覆蓋半徑范圍為3m，唯一性很明顯由于二進(jìn)制編碼是周期性的，則后三位一直以000到111為循環(huán)，且是連續(xù)的，所以能唯一確定本節(jié)點(diǎn)周?chē)?jié)點(diǎn)的編碼后綴。本例中，由于節(jié)點(diǎn)的半徑為4m，以本節(jié)點(diǎn)為中心的節(jié)點(diǎn)周?chē)慕?jīng)度編碼則為101、110、111、000、001、010、011。

以本節(jié)點(diǎn)為中心的覆蓋范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)的與其在經(jīng)度方向上地理位置的差值小于4m，即2^K-1m，如果傳輸?shù)膲嚎s編碼差值大于等于4，則說(shuō)明高位上有進(jìn)位。設(shè)其周?chē)墓?jié)點(diǎn)經(jīng)度為000000101、00000110、00000111、00001001、00001010、00001011。

假設(shè)目的節(jié)點(diǎn)經(jīng)度為00000111，則其接收到的3位地理位置信息編碼為b_x＝000，計(jì)算其本身的d_x＝111，很明顯如果直接替換后三位的相對(duì)位置信息是有問(wèn)題的。由于|d_x-b_x|＝7>2^K-1＝4，所以可以判斷有進(jìn)位，在計(jì)算時(shí)加上進(jìn)位或者減除進(jìn)位得到源節(jié)點(diǎn)的正確地理位置信息編碼。

S3、在接收端對(duì)地理位置信息解碼。

具體通過(guò)以下兩個(gè)實(shí)施例來(lái)進(jìn)行闡述本發(fā)明的內(nèi)容：

實(shí)施例一

端到端的地理位置信息編碼解碼。傳感器網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)相對(duì)靜止的情況下。根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍靜態(tài)確定K值，根據(jù)m值和覆蓋范圍根據(jù)公式計(jì)算這個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)能唯一確定的表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置的k；

如圖2所示，假定S要把自身的地理位置信息發(fā)送給D，在S處進(jìn)行壓縮編碼：

假定該傳感器網(wǎng)絡(luò)的范圍直徑為400米。

1.精度要求為精確到1米，根據(jù)步驟一中的公式計(jì)算得出即m＝26。

S和D的坐標(biāo)分別是：

S＝<118°22′00.69″,0°59′57.76″,95>

D＝<118°22′08.09″,0°59′57.27″,91>

S和D的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為度數(shù)表示為：

S＝<118.36686°,0.99938°,95>

D＝<118.36891°,0.99924°,91>

2.按照步驟S2所述確定能唯一表示在該范圍內(nèi)的某一位置的編碼位數(shù)K。首先根據(jù)公式：計(jì)算k＝11，再根據(jù)公式當(dāng)e取值為3時(shí)，計(jì)算得出K＝12。

根據(jù)第一編碼算法計(jì)算用m位表示的位置的二進(jìn)制信息<B_x,B_y,B_h>：

最終的位置信息msg為：

msg＝<b_x,b_y,b_h>

b_x＝B_xmod2^k＝000000011101B

b_y＝B_ymod2^k＝011110111001B

b_h＝B_hmod2^k＝100010010011B

即msg＝000000011101011110111001100010010011B

3.根據(jù)步驟S3所述，在目的節(jié)點(diǎn)D處對(duì)位置信息進(jìn)行解碼。首先計(jì)算K值，因?yàn)榇_定范圍的情況下該范圍內(nèi)的K值是統(tǒng)一的，所以此處省略計(jì)算過(guò)程，得K＝12。D節(jié)點(diǎn)首先計(jì)算自己的位置信息<D_x,D_y,D_h>

D節(jié)點(diǎn)處的位置編碼信息為<d_x,d_y,d_h>,其中：

d_x＝D_xmod2^K＝000110011100B

d_y＝D_ymod2^K＝011110011111B

d_h＝D_hmod2^K＝100010001100B

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h>和<d_x,d_y,d_h>判斷是否需要進(jìn)位或者退位：

2^K-1＝2¹¹＝2048

|d_x-b_x|＝|412-29|＝383<2048

|d_y-b_y|＝|1951-1977|＝26<2048

|d_h-b_h|＝|2188-2195|＝7<2048

比較結(jié)果表明沒(méi)有發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果為：

B_x＝D_x-d_x+b_x

＝11010100001011000110011100B-000110011100B+000000011101B

＝110101000011011000000011101B

B_y＝D_y-d_y+b_y

＝1000000101101011110011111B-011110011111B+011110111001B

＝1000000101101011110111001B

B_h＝D_h-d_h+b_h

＝100100010001100B-100010001100B+100010010011B

＝100100010010011B

若是發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果表達(dá)式為：

B_x＝D_x-d_x+b_x+2^k×sgn(d_x-b_x)

B_y＝D_y-d_y+b_y+2^k×sgn(d_y-b_y)

B_h＝D_h-d_h+b_h+2^k×sgn(d_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

實(shí)施例二

逐跳的地理位置信息編碼解碼。適用于各種傳感器網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)距離動(dòng)態(tài)確定k值，根據(jù)m值以及源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的距離l_s,d，代入公式計(jì)算能唯一確定源節(jié)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)的k。

如圖3所示，是一個(gè)不確定邊界的多跳的傳感器網(wǎng)絡(luò)，該圖所示情況采用根據(jù)傳輸跳數(shù)及每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍動(dòng)態(tài)確定編碼位數(shù)。其中根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)與源節(jié)點(diǎn)之間的距離以及轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍動(dòng)態(tài)確定傳輸?shù)奈恢眯畔⒕幋a位數(shù)?？紤]編碼解碼過(guò)程在每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的過(guò)程是一致的，本示例中只計(jì)算一個(gè)兩跳地理位置信息的編碼和解碼過(guò)程，實(shí)際的傳感器網(wǎng)絡(luò)的多跳的地理位置信息的編碼解碼過(guò)程參照本示例。

S、R1以及D的坐標(biāo)分別是：

S＝<118°22′00.69″,0°59′57.76″,95>

R1＝<118°22′08.09″,0°59′57.27″,91>

D＝<118°22′12.10″,0°59′53.70″,93>

S和R1距離為229m，R1和D之間的距離為157m，S和D之間的距離為379m，S的覆蓋半徑為250m，R1的覆蓋半徑為200m，坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為度數(shù)表示為：

S＝<118.36686°,0.99938°,95>

R1＝<118.36891°,0.99924°,91>

D＝<118.37003°,0.99825°,93>

1.精度要求為精確到1米，根據(jù)步驟一中的公式計(jì)算得出即m＝26。

2.按照步驟S2所述，確定能唯一表示在該范圍內(nèi)的某一位置的編碼位數(shù)K。首先根據(jù)公式：

$k\&GreaterEqual;{\log }_2(\frac{2^m}{C}\&times;L+1)+1={\log }_2(\frac{2^{26}}{40076000}\&times;250+1)+1=9.7130$

其中，L為S的覆蓋半徑，計(jì)算k＝10，再根據(jù)公式計(jì)算得出K＝12

根據(jù)第二編碼算法計(jì)算用m位表示的位置的二進(jìn)制信息<B_x,B_y,B_h>：

最終的位置信息msg為：

msg＝<b_k,b_x,b_y,b_h>

b_k＝(K/3)mod2³＝100B

b_x＝B_xmod2^k＝000000011101B

b_y＝B_ymod2^k＝011110111001B

b_h＝B_hmod2^k＝100010010011B

即msg＝100000000011101011110111001100010010011B

3.根據(jù)步驟S3所述，

首先，在節(jié)點(diǎn)R1處對(duì)位置信息進(jìn)行解碼。首先計(jì)算K＝b_k×3＝12。R1節(jié)點(diǎn)首先計(jì)算自己的位置信息<R1_x,R1_y,R1_h

R1節(jié)點(diǎn)處的位置編碼信息為<r1_x,r1_y,r1_h>，其中：

r1_x＝R1_xmod2^k＝000110011100B

r1_y＝R1_ymod2^k＝011110011111B

r1_h＝R1_hmod2^k＝100010001100B

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h<和<r1_x,r1_y,r1_h>判斷是否需要進(jìn)位或者退位：

2^K-1＝2¹¹＝2048

|r1_x-b_x|＝|412-29|＝383<2048

|r1_y-b_y|＝|1951-1977|＝26<2048

|r1_h-b_h|＝|2188-2195|＝7<2048

比較結(jié)果表明沒(méi)有發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x

＝11010100001011000110011100B-000110011100B+000000011101B

＝110101000011011000000011101B

B_y＝R1_y-r1_y+b_y

＝1000000101101011110011111B-011110011111B+011110111001B

＝1000000101101011110111001B

B_h＝R1_h-r1_h+b_h

＝100100010001100B-100010001100B+100010010011B

＝100100010010011B

若是發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果表達(dá)式為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x+2^k×sgn(r1_x-b_x)

B_y＝R1_y-r1_y+b_y+2^k×sgn(r1_y-b_y)

B_h＝R1_h-r1_h+b_h+2^k×sgn(r1_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

然后，由于R1不是目的節(jié)點(diǎn)，所以R1要將S節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行二次壓縮，轉(zhuǎn)發(fā)給下個(gè)節(jié)點(diǎn)D。但是由于S和D之間相對(duì)位置與S和R1之間的相對(duì)位置不一樣所以要重新計(jì)算K值，計(jì)算k值的公式為

$k\&GreaterEqual;{\log }_2(\frac{2^m}{C}\&times;L+1)+1={\log }_2(\frac{2^{26}}{40076000}\&times;(229+200)+1)+1=10.4906$

其中，L為S與R1之間的距離(由坐標(biāo)差計(jì)算得出)與R1的覆蓋半徑之和。計(jì)算得k＝11。根據(jù)公式計(jì)算得出K＝12。求得轉(zhuǎn)發(fā)的地理位置編碼信息為：

msg＝<b_k,b_x,b_y,b_h>

b_k＝(K/3)mod2³＝100B

b_x＝B_xmod2^k＝000000011101B

b_y＝B_ymod2^k＝011110111001B

b_h＝B_hmod2^k＝100010010011B

即msg＝100000000011101011110111001100010010011B

再將該地理位置信息轉(zhuǎn)發(fā)給本示例中的目的節(jié)點(diǎn)D。

最后，在目的節(jié)點(diǎn)D處對(duì)位置信息進(jìn)行解碼。首先計(jì)算K＝b_k×3＝12。D節(jié)點(diǎn)首先計(jì)算自己的位置信息<D_x,D_y,D_h

D節(jié)點(diǎn)處的位置編碼信息為<d_x,d_y,d_h>,其中：

d_x＝D_xmod2^K＝001001101100B

d_y＝D_ymod2^K＝011011100111B

d_h＝D_hmod2^K＝100010001111B

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h>和<d_x,d_y,d_h>判斷是否需要進(jìn)位或者退位：

2^K-1＝2¹¹＝2048

|d_x-b_x|＝|620-29|＝591<2048

|d_y-b_y|＝|1767-1977|＝210<2048

|d_h-b_h|＝|2191-2195|＝4<2048

比較結(jié)果表明沒(méi)有發(fā)生進(jìn)位或者退位，

則解碼結(jié)果為：

B_x＝D_x-d_x+b_x

＝11010100001011001001101100B-001001101100B+000000011101B

＝11010100001011000000011101B

B_y＝D_y-d_y+b_y

＝1000000101101011011100111B-011011100111B+011110111001B

＝1000000101101011110111001B

B_h＝D_h-d_h+b_h

＝100100010001111B-100010001111B+100010010011B

＝100100010010011B

若是發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果表達(dá)式為：

B_x＝D_x-d_x+b_x+2^k×sgn(d_x-b_x)

B_y＝D_y-d_y+b_y+2^k×sgn(d_y-b_y)

B_h＝D_h-d_h+b_h+2^k×sgn(d_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

實(shí)施例三

如圖3所示，是一個(gè)不確定邊界的多跳的傳感器網(wǎng)絡(luò)，逐跳的地理位置信息編碼解碼。適用于各種傳感器網(wǎng)絡(luò)，而且此時(shí)每個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)的地理位置信息精度要求不一樣。根據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)距離動(dòng)態(tài)確定k值，根據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)牡乩砦恢眯畔⒅械谋硎揪鹊膍值以及源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的距離l_s,_d，代入公式計(jì)算能唯一確定源節(jié)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)的k。

具體編碼解碼過(guò)程如下：

S、R1以及D的坐標(biāo)分別是：

S＝<118°22′00.69″,0°59′57.76″,95>

R1＝<118°22′08.09″,0°59′57.27″,91>

D＝<118°22′12.10″,0°59′53.70″,93>

S和R1距離為229m，R1和D之間的距離為157m，S和D之間的距離為379m，S的覆蓋半徑為250m，R1的覆蓋半徑為200m，坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為度數(shù)表示為：

S＝<118.36686°,0.99938°,95>

R1＝<118.36891°,0.99924°,91>

D＝<118.37003°,0.99825°,93>

1.S節(jié)點(diǎn)計(jì)算的地理位置信息精確到1米(每個(gè)節(jié)點(diǎn)的精度要求可能不一致，所以要源節(jié)點(diǎn)傳輸)，根據(jù)步驟一中的公式計(jì)算得出即m＝26。

2.按照步驟S2所述,確定能唯一表示在該范圍內(nèi)的某一位置的編碼位數(shù)K。首先根據(jù)公式：

$k\&GreaterEqual;{\log }_2(\frac{2^m}{C}\&times;L+1)+1={\log }_2(\frac{2^{26}}{40076000}\&times;250+1)+1=9.7130$

其中L為S的覆蓋半徑，計(jì)算k＝10，再根據(jù)公式計(jì)算得出K＝12。根據(jù)第三編碼算法方法計(jì)算用m位表示的位置的二進(jìn)制信息<B_x,B_y,B_h>：

最終的位置信息msg為：

msg＝<b_k,b_x,b_y,b_h>

b_m＝m＝11010B

b_k＝(K/3)mod2³＝100B

b_x＝B_xmod2^k＝000000011101B

b_y＝B_ymod2^k＝011110111001B

b_h＝B_hmod2^k＝100010010011B

即msg＝11010100000000011101011110111001100010010011B

3.根據(jù)步驟S3所述，在節(jié)點(diǎn)R1處對(duì)位置信息進(jìn)行解碼。首先計(jì)算K＝b_k×3＝12，再得出S節(jié)點(diǎn)的精度信息m＝26。R1節(jié)點(diǎn)首先根據(jù)S節(jié)點(diǎn)的精度信息m計(jì)算對(duì)應(yīng)該精度的自己的位置信息<R1_x,R1_y,R1_h>，以確保地理位置信息二進(jìn)制編碼前綴的一致性：

R1節(jié)點(diǎn)處的m＝26時(shí)的位置編碼信息為<r1_x,r1_y,r1_h>,其中：

r1_x＝R1_xmod2^k＝000110011100B

r1_y＝R1_ymod2^k＝011110011111B

r1_h＝R1_hmod2^k＝100010001100B

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h>和<r1_x,r1_y,r1_h>判斷是否需要進(jìn)位或者退位：

2^K-1＝2¹¹＝2048

|r1_x-b_x|＝|412-29|＝383<2048

|r1_y-b_y|＝|1951-1977|＝26<2048

|r1_h-b_h|＝|2188-2195|＝7<2048

比較結(jié)果表明沒(méi)有發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x

＝11010100001011000110011100B-000110011100B+000000011101B

＝110101000011011000000011101B

B_y＝R1_y-r1_y+b_y

＝1000000101101011110011111B-011110011111B+011110111001B

＝1000000101101011110111001B

B_h＝R1_h-r1_h+b_h

＝100100010001100B-100010001100B+100010010011B

＝100100010010011B

若是發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果表達(dá)式為：

B_x＝R1_x-r1_x+b_x+2^k×sgn(r1_x-b_x)

B_y＝R1_y-r1_y+b_y+2^k×sgn(r1_y-b_y)

B_h＝R1_h-r1_h+b_h+2^k×sgn(r1_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

4.由于R1不是目的節(jié)點(diǎn)，所以R1要將S節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行二次壓縮，轉(zhuǎn)發(fā)給下個(gè)節(jié)點(diǎn)D。但是由于S和D之間相對(duì)位置與S和R1之間的相對(duì)位置不一樣所以要重新計(jì)算K值，計(jì)算k值的公式為

$k\&GreaterEqual;{\log }_2(\frac{2^m}{C}\&times;L+1)+1={\log }_2(\frac{2^{26}}{40076000}\&times;(229+200)+1)+1=10.4906$

其中，L為S與R1之間的距離(由坐標(biāo)差計(jì)算得出)與R1的覆蓋半徑之和。計(jì)算得k＝11。根據(jù)公式計(jì)算得出K＝12。求得轉(zhuǎn)發(fā)的地理位置編碼信息為：

msg＝<b_k,b_x,b_y,b_h>

b_m＝m＝11010B

b_k＝(K/3)mod2³＝100B

b_x＝B_xmod2^k＝000000011101B

b_y＝B_ymod2^k＝011110111001B

b_h＝B_hmod2^k＝100010010011B

即msg＝11010100000000011101011110111001100010010011B

再將該地理位置信息轉(zhuǎn)發(fā)給本示例中的目的節(jié)點(diǎn)D。

5.根據(jù)步驟S3所述，在目的節(jié)點(diǎn)D處對(duì)位置信息進(jìn)行解碼。

首先從轉(zhuǎn)發(fā)的信息中獲取m＝26，再計(jì)算K＝b_k×3＝12。D節(jié)點(diǎn)首先根據(jù)m值計(jì)算自己的位置信息<D_x,D_y,D_h>：

D節(jié)點(diǎn)處的m＝26時(shí)的位置編碼信息為<d_x,d_y,d_h>，其中：

d_x＝D_xmod2^K＝001001101100B

d_y＝D_ymod2^K＝011011100111B

d_h＝D_hmod2^K＝100010001111B

通過(guò)比較<b_x,b_y,b_h>和<d_x,d_y,d_h>判斷是否需要進(jìn)位或者退位：

2^K-1＝2¹¹＝2048

|d_x-b_x|＝|620-29|＝591<2048

|d_y-b_y|＝|1767-1977|＝210<2048

|d_h-b_h|＝|2191-2195|＝4<2048

比較結(jié)果表明沒(méi)有發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果為：

B_x＝D_x-d_x+b_x

＝11010100001011001001101100B-001001101100B+000000011101B

＝11010100001011000000011101B

B_y＝D_y-d_y+b_y

＝1000000101101011011100111B-011011100111B+011110111001B

＝1000000101101011110111001B

B_h＝D_h-d_h+b_h

＝100100010001111B-100010001111B+100010010011B

＝100100010010011B

若是發(fā)生進(jìn)位或者退位，則解碼結(jié)果表達(dá)式為：

B_x＝D_x-d_x+b_x+2^k×sgn(d_x-b_x)

B_y＝D_y-d_y+b_y+2^k×sgn(d_y-b_y)

B_h＝D_h-d_h+b_h+2^k×sgn(d_h-b_h)

則<B_x,B_y,B_h>即為源節(jié)點(diǎn)地理位置信息。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。