一种基于双移动信标的WSN定位方法

摘要

本发明公开了一种基于双移动信标的WSN定位方法，采用两个移动信标协同完成定位工作，避免了传统单信标定位带来的能耗过大，时间开销过长的问题，降低节点的能耗，减少时间开销，可应用于无线传感器网络中待定位节点的定位。

主权项

一种基于双移动信标的WSN定位方法，其特征在于：采用两个移动信标协同完成定位工作，具体包括以下步骤：步骤1，两个固定间隔为d(m)且配置有GPS的移动信标以相同速度v(m/s)同时在传感器布设区域内移动，两个所述移动信标均周期性广播信标消息，广播时间周期为T_f(s)；广播的信标消息中包括当前消息发送时间、广播时间间隔和信标当前的坐标，两个移动信标彼此之间保持时间同步，每发送一个信标消息，就记录发送该消息时自身的坐标位置，以备定位待定位节点时使用；移动信标1记为M₁，其通信距离为R₁(m)；移动信标2记为M₂，其通信距离与待定位传感器节点通信距离相同，记为R₂(m)，且R₁(m)〉R₂(m)；步骤2，随着两个移动信标的接近，待定位节点P将先后收到这两个移动信标的信标消息，T_i为P收到M₁首次信标消息中包含的消息发送时刻，T_i时刻M₁位于M_1,i位置，坐标为(x₁,y₁)；T_j为P收到M₂首次信标消息包含的消息发送时刻，T_j时刻M₂位于M_2,j位置，坐标为(x₂,y₂)；对来自第一个移动信标M₁的信标消息，待定位节点P仅做记录；对于来自第二个移动信标M₂的信标消息，待定位节点P回送ACK数据包给M₂，所述ACK数据包中包括T_i、T_j时间信息、T_i时刻的M₁坐标(x₁,y₁)、T_j时刻的M₂坐标(x₂,y₂)，以及待定位节点P的邻居节点列表；当待定位节点P首次收到来自M₁的信标消息时，此时M₁与节点P距离R₁(m)；当待定位节点P首次收到来自M₂的信标消息时，此时M₂与节点P距离R₂(m)；步骤3，M₂根据接收到的ACK数据包中的邻居节点列表信息，判断待定位节点P位于M₂运动轨迹的上侧或下侧，利用已知三边长为R₁、R₂、(T_j‑T_i)×v的ΔPM_1,iM_2,j，确定待定位节点P的坐标；待定位节点P的坐标的计算方法如下：步骤1，使用公式计算ΔPM_1,iM_2,j中边R₁和边(T_j‑T_i)×v之间的夹角θ；步骤2，若两个移动信标按水平方向运动，则按公式$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{R_1^2-R_2^2}{2(x_2-x_1)}+\frac{x_2+x_1}{2}\\ y=\frac{y_1+y_2}{2}\pm R_1\sin \theta \end{array}\right.$计算待定位节点P的坐标；若两个移动信标按垂直方向运动，则按公式$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{x_1+x_2}{2}\pm R_1\sin \theta \\ y=\frac{R_1^2-R_2^2}{2(y_2-y_1)}+\frac{y_2+y_1}{2}\end{array}\right.$计算待定位节点P的坐标。