申请/专利权人：河南工业大学

申请日：2021-08-27

公开（公告）日：2024-01-30

公开（公告）号：CN113709862B

主分类号：H04W64/00

分类号：H04W64/00;H04W4/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.30#授权;2021.12.14#实质审查的生效;2021.11.26#公开

摘要：本发明提出了一种基于弹簧模型和可靠锚节点的DV‑Hop节点定位方法，其步骤为：计算目标锚节点到参考锚节点的修正系数；计算参考锚节点、目标锚节点和未知节点所构成的夹角；从物理中弹簧模型角度分析目标锚节点到参考锚节点的修正系数对目标路径的影响，选取角度的函数作为权值对参考路径的修正系数进行加权求和，得到未知节点到目标锚节点的修正系数；对未知节点与目标锚节点间的距离进行校正；利用RANSAC算法抽取可靠锚节点，利用最小二乘法对可靠锚节点进行坐标拟合，选取误差最小的估计坐标作为未知节点的坐标。本发明不仅能够延长传感器节点的使用时长，且能较明显的提升节点间距离的精度，显著提升了未知节点的定位精度和定位稳定性。

主权项：1.一种基于弹簧模型和可靠锚节点的DV-Hop节点定位方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：计算目标锚节点到参考锚节点的修正系数：由标准DV-Hop方法求得各锚节点的平均跳距，利用平均跳距计算目标锚节点到参考锚节点的估计距离，以锚节点间真实距离与估计距离的比值计算目标锚节点到参考锚节点的修正系数；步骤二：计算参考锚节点、目标锚节点和未知节点所构成的夹角：将目标锚节点到参考锚节点的路径标记为参考路径，将未知节点到目标锚节点的路径标记为目标路径，以节点间的跳数作为边长，利用三角余弦定理计算参考路径与目标路径之间的夹角；步骤三：计算未知节点到目标锚节点的修正系数：从物理中弹簧模型角度分析目标锚节点到参考锚节点的修正系数对目标路径的影响，选取步骤二中角度的函数作为权值对参考路径的修正系数进行加权求和，得到未知节点到目标锚节点的修正系数；所述步骤三中选取角度的余弦值的绝对值作为权值；由物理中弹簧模型可知，当从不同方向对弹簧施加作用力时，仅与弹簧平行的分解力才会使弹簧发生形变：当夹角0≤Angle≤90°时，目标锚节点到参考锚节点的修正系数对目标路径修正值的影响由大到小；当夹角90°≤Angle≤180°时，其修正系数对目标路径修正值的影响由小到大；对目标锚节点到参考锚节点的修正系数做水平方向的投影，得到修正系数对目标路径的影响，以角度余弦值的绝对值作为权值能反映出角度与修正系数的关系；所述未知节点到目标锚节点的修正系数的实施步骤为：步骤1：建立参考锚节点、目标锚节点和未知节点所构成的夹角的角度与权值Weight′ij的关系，并对权值Weight′ij做归一化处理，即：Weight′ij＝|cosAnglej,i,p|； 其中，Weight′ij表示对目标锚节点i到参考锚节点j的权值，Weightij为归一化后的权值；Anglej,i,p为参考路径和目标路径之间的夹角；步骤2：利用目标锚节点到参考锚节点的权值和修正系数，计算未知节点到目标锚节点的修正系数： 其中，FinalCorrectionpi为未知节点p到目标锚节点i的修正系数，Correctionij为目标锚节点i到参考锚节点j的修正系数；步骤四：对未知节点与目标锚节点间的距离进行校正：以目标锚节点的平均跳距计算估计距离，并利用步骤三中得到的未知节点到目标锚节点的修正系数进行校正；所述步骤四中进行校正的方法为：EstimateDispi＝HopSizep·Hoppi·FinalCorrectionpi；其中，EstimateDispi表示为未知节点p到目标锚节点i的估计距离；Hoppi为目标锚节点i和未知节点p之间的跳数，HopSizep为未知节点p的平均跳距；步骤五：利用RANSAC算法抽取可靠锚节点，利用最小二乘法对可靠锚节点进行坐标拟合，选取误差最小的估计坐标作为未知节点的坐标；所述RANSAC算法以完成定位的最小数据量，对所有锚节点进行若干次抽样，以抽样出的锚节点坐标和锚节点到未知节点的估计距离建立方程组，利用最小二乘法求解得到关于未知节点的估计坐标；计算估计坐标到各锚节点的估计跳数，将估计跳数与真实跳数的差值在误差范围内的锚节点归为可靠锚节点；利用最小二乘法对可靠锚节点进行坐标拟合，选取误差最小的估计坐标作为本次抽样的最优估计坐标；比较每次抽样得到的最优估计坐标的误差，以误差最小的最优估计坐标作为未知节点的最终坐标。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河南工业大学 一种基于弹簧模型和可靠锚节点的DV-Hop节点定位方法

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