計算公式：
[0021](U
[0022] 式⑴中，djm、'和dmn分別表示待定位節(jié)點x」與C」中節(jié)點x jPI x "的距離以及 xm、xn之間的距離，d imn是待定位節(jié)點x 到節(jié)點x "1與x n連線的最短距離。
[0023] 對節(jié)點簇^中的某一節(jié)點Xni，將該節(jié)點與簇中其他每個節(jié)點組合，可以得到M-1個 如式（1)定義的CRLB值，利用以下公式計算節(jié)點x m對待定位節(jié)點x 位置估計的貢獻值：
[0024] ^-*1{.丄J _UUl
[0025] 計算節(jié)點簇Cj中M個節(jié)點的貢獻值，并按照貢獻值的大小作如下排序：
[0026] Wij < w 2j < …< w Mj
[0027] 由于無線通信信道的時變特性，節(jié)點簇中每個節(jié)點的接收信號強度值并不穩(wěn)定。 如果某一時刻節(jié)點Xp不在待定位節(jié)點X 的節(jié)點簇中，但X _^妾收到的X p的信號強度值大于 設(shè)置的信號強度閾值，則計算節(jié)點Xp與簇中貢獻值最大的M-1個節(jié)點組合得到的CRLB值， 并通過式（2)進一步計算得到節(jié)點x p的貢獻值：
[0028]
(2)
[0029] 將計算得到的貢獻值ww與節(jié)點簇中的最小貢獻值w^進行比較，如果w ，則將 節(jié)點xp劃分到節(jié)點簇C 中。
[0030] 如果某一時刻待定位節(jié)點X]對節(jié)點簇C ,中的某一節(jié)點x q的接收信號強度值小于 閾值，且該節(jié)點的貢獻值wq/j、于節(jié)點簇中其他任意節(jié)點，則在節(jié)點簇C ,中節(jié)點數(shù)目大于3 的情況下，將節(jié)點xq從節(jié)點簇中去除；如果節(jié)點簇C ,中的節(jié)點數(shù)目小于或等于3,則仍然保 留節(jié)點Xq。
[0031] 通過以上步驟，待定位節(jié)點的節(jié)點簇得到動態(tài)更新，從每個待定位節(jié)點的節(jié)點簇 中選取對其定位結(jié)果貢獻值較大的節(jié)點作為該待定位節(jié)點的參考節(jié)點，利用所選取參考節(jié) 點的位置信息，使用線性最小二乘算法計算其位置，具體步驟如下：
[0032] (4)將待定位節(jié)點X]的節(jié)點簇C ,中的N個節(jié)點作為其位置估計的參考節(jié)點，x ,對 節(jié)點簇中每個節(jié)點的接收信號強度值記為{P,，i = 1，2,…，N}，利用以下公式計算每個節(jié) 點到待定位節(jié)點Xj的估計位置：
[0033]
(3)
[0034] 式（3)中，P。是該定位場景下節(jié)點之間距離為lm時的RSS值（單位為dBm)，a 是衰減因子，取決于具體的通信環(huán)境。根據(jù)式（3)，可以得到與節(jié)點簇qmN個節(jié)點的距離 估計值，記為d …，足W]7 a從N個參考節(jié)點中選出距離待定位節(jié)點Xj最近的節(jié)點 Xp滿足下式：
[0035]
[0036] (5)利用步驟⑶得到的距離向量，構(gòu)建如下矩陣：
[0037]
(4)
[0038] 式⑷中，有
[0039]
[0040]
[0041] 使用線性最小二乘算法計算得到待定位節(jié)點X]的位置，有
[0042]
(S)
[0043] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為 限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán) 利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作定位方法，其特征在于：該方法為每個待定位節(jié)點劃 分節(jié)點簇，并從中選取對定位精度更有利的參考節(jié)點，使用線性最小二乘LLS法計算其位 置；該方法包括如下步驟： (1) 在定位開始前，通過統(tǒng)計定位區(qū)域內(nèi)隨機分布的待定位節(jié)點對參考節(jié)點的接收信 號強度RSS值的累積概率密度分布函數(shù)，設(shè)置接收信號強度閾值，將待定位節(jié)點接收到的 網(wǎng)絡(luò)中所有其通信范圍內(nèi)節(jié)點的RSS值與設(shè)置的閾值進行比較，將接收信號強度值大于閾 值的節(jié)點劃分到該待定位節(jié)點的節(jié)點簇中； (2) 計算待定位節(jié)點的節(jié)點簇中任意兩個節(jié)點對其位置估計的克拉美羅下界CRLB，計 算某一節(jié)點與節(jié)點簇中其他每個節(jié)點組合得到的所有該CRLB值總和的倒數(shù)，將該倒數(shù)值 作為該節(jié)點對待定位節(jié)點位置估計的貢獻值，選取貢獻值大的節(jié)點作為該待定位節(jié)點的參 考節(jié)點，并根據(jù)RSS值結(jié)合該貢獻值，動態(tài)地對節(jié)點簇中的節(jié)點進行更新； (3) 從每個待定位節(jié)點的節(jié)點簇中選取對其定位結(jié)果貢獻值較大的節(jié)點作為該待定位 節(jié)點的參考節(jié)點，利用所選取參考節(jié)點的位置信息，使用線性最小二乘法計算其位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作定位方法，其特征在于：在定位過 程中，由于信道的時變特性，如果待定位節(jié)點對其節(jié)點簇中某一節(jié)點的RSS值小于設(shè)置的 閾值，且該節(jié)點的貢獻值小于節(jié)點簇中其他所有節(jié)點，則在節(jié)點簇中節(jié)點數(shù)目大于3的前 提下，將該節(jié)點從節(jié)點簇中去除，否則保留；如果待定位節(jié)點對其節(jié)點簇外某一節(jié)點的RSS 值大于設(shè)置的閾值，且該節(jié)點的貢獻值大于節(jié)點簇中貢獻值最小的節(jié)點，則將該節(jié)點劃分 到此節(jié)點簇中。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作定位方法。該定位方法基于每個待定位節(jié)點的接收信號強度(Received？Signal？Strength,RSS)和估計位置的克拉美羅下界(Cramer-Rao？Lower？Bound,CRLB)，為其劃分不同的節(jié)點簇，并從節(jié)點簇中選取對定位精度更有利的參考節(jié)點，利用所選取參考節(jié)點的已知位置信息，使用線性最小二乘(Linear？Least？Squares,LLS)算法計算該待定位節(jié)點的位置。通過上述方法為待定位節(jié)點選取參考節(jié)點，以輕微降低定位精度的代價，極大減少無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗以及協(xié)作定位的計算復(fù)雜度。
【IPC分類】H04W4/02, H04W84/18, H04W64/00
【公開號】CN105188034
【申請?zhí)枴緾N201510738895
【發(fā)明人】夏瑋瑋, 朱亞萍, 沈連豐, 章躍躍, 胡靜, 宋鐵成
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年11月3日