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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了一种基于局部AOA的鲁棒无线传感器网络布置与协同定位方法，所采用的角度是传感器节点处不同方位之间的夹角。首先获得AOA测量，将其转化为节点处的夹角；然后通过通信将测量值发送到中央处理单元，以夹角作为约束，把定位问题建模成SDP，通过松弛方法将问题转化为一个凸问题；最后，求解凸问题，得到未知节点位置的估计值。本发明基于三角化拉曼图构建可定位网络的方法，基于图搜索判断网络是否可定位的方法，基于内部夹角的定位问题模型与求解算法。夹角的测量可以参照AOA测量方式，通过蓝牙、WIFI等进行测量，也可通过视觉方案进行测量。本发明不需要每个节点至少有两个锚节点邻居，只需要整个网络包含少量锚节点就可以定位所有节点。

主权项：1.一种基于局部AOA的鲁棒无线传感器网络布置与协同定位方法，其特征在于，首先获得AOA测量，将其转化为节点处的夹角；然后通过通信将测量值发送到中央处理单元，以夹角作为约束，把定位问题建模成SDP，通过松弛方法将问题转化为一个凸问题；最后，求解凸问题，得到未知节点位置的估计值；具体实施过程如下：S1、在需要无线传感器覆盖的区域内，布置能够被定位的传感器网络，布置方法为强双边排序；S1.1、首先构建一个三角形传感器网络S1.2、按照强双边排序的方式，在三角形传感器网络的基础上，构建剩下的传感器网络；增加一个传感器节点{4}，要求增加的传感器节点能同时感知到原网络中至少两个传感器节点，同时这两个传感器节点能同时互相感知，且这三个传感器节点不能共线；接着这样的方式布置剩余传感器节点，用S表示传感器节点集合，S＝{1,…,n}，得到传感器网络S1.3、在网络中，选择不全共线的传感器节点当作锚节点，锚节点集合为得到传感器网络S2、在S1中，得到一个传感器网络采用基于图搜索判断传感器网络是否可定位，实施步骤如下：S2.1、首先判断传感器网络是否连通，如果传感器网络不连通，传感器网络不可定位；如果传感器网络连通，进入下一步；S2.2、对于S2.1中已经判断为连通的感器网络，从源点出发进行广度优先搜索搜索，回到不同的源点，找到一条最短路径，如果路径的长度等于2，并且起点和终点之间有边连接，那么这条路径视为有效，该路径上的点视为能够定位，将这个点加入到源点集合Ο中；锚节点视作源点；S2.3、当源点集合Ο不再更新时，停止搜索；S2.4、如果源点集合Ο等于传感器节点集合S，那么传感器网络就是可以被定位的；反之，则不可定位；如果传感器网络不可定位，调整传感器网络；S3、对于已经在S2中被判断为可定位传感器网络的进行感知信息的采集具体方式如下：每个传感器节点进行角度测量，测算出内部夹角θijk，其中i表示编号为i的传感器，j和k表示其邻居，θijk表示边i,j与边i，k形成的夹角，表示角度索引集合；测算方式如下：S3.1、唤醒传感器节点，每个传感器节点在其感知范围内测量其他节点相对于自己的方位角θijo，其中i表示编号为i的传感器，j表示其邻居，表示传感器朝向；S3.2、传感器节点将两个到达角信息转化为一个夹角信息，节点j对节点i的到达角θijo，节点k对节点i的到达角θiko，两者之差即是传感器i所测算出的传感器j和传感器k与i所形成的夹角θijk；S4、每个传感器节点将其在S3采集到的信息以及测算出的夹角信息传送至中央处理单元进行问题求解，建立QCQP和SDP两种形式的数学模型；具体步骤如下：S4.1、中央处理单元根据收集到的信息统一处理，对于传感器网络此时中央处理单元已收到如下信息：锚节点信息，记为角度信息θijk，S4.2、首先建立如下定位问题模型：findx，dij 在QCQP问题中，表示角度索引，用来记录角度信息，ε表示边的索引；dij表示节点i和节点j之间的距离；x表示节点的坐标；S4.3、为了求解方便将S4.1所示的问题建立为SDP问题： Z1:2,1:2＝I2,Z≥0. 代表待求矩阵， 为待求节点的坐标，τijk表示夹角余弦值的最大误差，表示节点间距离；S4.4、求解S4.3中公式所示的SDP凸优化问题，得到传感器节点的估计位置；由此完成基于传感器间夹角的传感器网络定位。

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百度查询： 重庆大学 一种基于局部AOA的鲁棒无线传感器网络布置与协同定位方法