一种基于单移动机器人的分布式无线传感网络节点定位方法

摘要

本发明公开了一种基于单移动机器人的分布式无线传感网络节点定位方法，其利用单个配备GPS的移动机器人辅助无线传感器网络进行定位，移动机器人在无线传感器网络内最少只需要进行三次广播即可；每个未知节点不需要能直接测量到机器人，只需要和邻居节点进行通信就可以进行定位，网络拓扑连接更加灵活。同时本发明方法不需要全局信息，每个未知节点仅仅需要和邻居节点通信即可，算法具有指数收敛性质，收敛速度快，而且是全局收敛，不会陷入局部最优值。

主权项

一种基于单移动机器人的分布式无线传感网络节点定位方法，包括如下步骤：(1)派遣一安装有GPS的移动机器人行至网络区域中任一位置并广播自身的GPS信息，进而随意行至另一位置再次进行广播；依此执行该操作若干次，使移动机器人每次广播GPS信息的位置即作为一个虚拟节点且虚拟节点已知其自身的位置信息；(2)对于网络中的任一传感器节点l，确定其邻居节点集合N_l并通过信号收发装置RSSI测量每个邻居节点至传感器节点l的距离；(3)对于邻居节点集合N_l中的任一节点i，根据其至传感器节点l的距离计算节点i相对传感器节点l的距离权重，同时使非邻居节点相对传感器节点l的距离权重均设为0；(4)根据步骤(2)～(3)遍历网络中所有传感器节点，进而根据得到的所有距离权重计算出网络的迭代步长ε；(5)对于传感器节点l，通过接收其邻居节点所提供的相关信息并根据迭代步长ε，基于以下迭代方程组求解出传感器节点l自身的位置坐标值：$\left\{\begin{array}{c}{p}_l(t+1)=p_l\left(t\right)-{\mathrm{ϵ\zeta }}_l\left(t\right)+ϵ\underset{i\in N_l}{\Sigma }{A}_{il}{\zeta }_i\left(t\right)\\ {\zeta }_l(t+1)=p_l\left(t\right)-\underset{i\in N_l}{\Sigma }{A}_{li}{p}_i\left(t\right)\end{array}\right.$其中：p_l(t)和p_l(t+1)分别为第t次迭代和第t+1次迭代传感器节点l的位置坐标值，ζ_l(t)和ζ_l(t+1)分别为第t次迭代和第t+1次迭代传感器节点l的辅助变量，A_il为传感器节点l相对节点i的距离权重，若节点i为虚拟节点则A_il＝0；A_li为节点i相对传感器节点l的距离权重，p_i(t)和ζ_i(t)分别为第t次迭代节点i的位置坐标值和辅助变量，t为迭代次数；若节点i为虚拟节点，则其各次迭代下的辅助变量均为0，其各次迭代下的位置坐标值均为移动机器人在该虚拟节点处通过GPS测量得到的真实位置坐标数据。