专利名称：一种基于遗传算法的无线传感器网络节点定位方法
技术领域：
本发明属于无线传感器网络技术领域，具体是一种基于遗传算法的无线传感器网络节点定位方法。
背景技术：
在无线传感器网络中，定位问题是一个亟待解决的问题，因为传感器网络的许多具体应用都要涉及到传感器节点的位置问题。例如高危车间人员抢救，老人、小孩追踪，最优路线导航，智能交通、物流管理等许多应用都要求网络节点预先知道自身的位置，并在通信和协作过程中利用位置信息完成应用要求。一般的，在无线传感器网络中，根据是否需要测量实际节点的距离，无线定位机制一般可分为两种基于测距的定位算法和不基于测距的定位算法。基于测距的定位算法首先测量节点之间的距离、角度或者其它连接性信息，然后进行空间位置的定位。基于测距的定位算法中，典型的测距算法有到达时间(Τ0Α)、到达时间差(TD0A)、到达角度(Α0Α)、无线信号强度指示(RSSI)；典型的定位算法有三边定位法(tri-lateration)，三角定位法 (triangulation)，最大^以然估计法(Maximum Likelihood estimation)。不基于测足巨的定位算法利用节点间的估计距离计算节点位置，典型有凸规划、质心算法、DV-hop算法。遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。其主要特点是直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的规则。遗传算法的这些性质，已被人们广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种在只有两个参考节点的情况下，仍然能够进行定位的基于遗传算法的无线传感器网络节点定位方法。本发明包括如下步骤
步骤1.建立二维直角坐标系，将一个参考节点放置于原点，另一个参考节点放置于直线y=X处；直线y=X将整个区域分为关于y=X对称的两部分，分别记为区域一和区域二，其中区域一对应于y>x ；区域二对应于y<x ；在移动节点以及直线y=x上部署传感器设备，设置一个标志量aero以表示移动节点所在区域位置；
步骤2 设置标志量aero初值，将移动节点放置于区域一，并令aer0=l ；当移动节点每感测到一次经过直线y=x的信号，就将该标志量aero进行取反操作；
步骤3 为移动节点所在坐标进行编码，直接采用实数编码，形式为(x，y)； 步骤4 生成初始种群，根据解的可能范围随机产生N个解；
步骤5 计算个体的适应度，种群中各个个体的适应度
权利要求
1. 一种基于遗传算法的无线传感器网络节点定位方法，其特征在于该方法包括如下步骤步骤1.建立二维直角坐标系，将一个参考节点放置于原点，另一个参考节点放置于直线y=X处；直线y=X将整个区域分为关于y=X对称的两部分，分别记为区域一和区域二，其中区域一对应于y>x ；区域二对应于y<x ；在移动节点以及直线y=x上部署传感器设备，设置一个标志量aero以表示移动节点所在区域位置；步骤2 设置标志量aero初值，将移动节点放置于区域一，并令aer0=l ；当移动节点每感测到一次经过直线y=x的信号，就将该标志量aero进行取反操作；步骤3 为移动节点所在坐标进行编码，直接采用实数编码，形式为(x，y)； 步骤4 生成初始种群，根据解的可能范围随机产生N个解；步骤5 计算个体的适应度，种群中各个个体的适应度 /(sZ) = I，其中7为个体数量为N的种群中第j个个体ρ由于测距误差所引入zJzJ^jJ J3 ^J^的偏差和；x/)2+( -巧.)2 - 4t-lw A分别表示第i个参考节点的横坐标、第i个参考节点纵坐标、第i个参考节点与移动节点的距离，i=l或2;步骤6 选择复制，计算每个个体被选择复制的概率汽巧·)，然后以此概率复制产生 2XN个个体；步骤7 交叉；把选择复制产生的2XN个个体随机配成N对，以设定的交叉率选择交叉，交叉的过程为首先随机产生0 1的随机数！和約，然后计算所得新个体横坐行\和纵坐标y，不需交叉的则从一对中的两个个体中随机挑选一个个体；-=OT1 χ X1+ (I-^)X7T2 , J= ^XJ1 +(l-^)x J2 ；其中分别表示一对中的两个个体的横坐标，Λ,Λ分别表示一对中的两个个体的纵坐标；步骤8 变异，以设定的变异率进行变异，即随机变异成可能的值；步骤9 进化，将新种群和旧种群中的个体按照适应度大小排列，选取前N个作为新的种群；步骤10 判断是否终止遗传算法，具体是判断是否进化了指定的进化代数；若没有达到指定的进化代数，转至步骤6，若已到指定的进化代数，则转至步骤10 ；步骤11 选取种群中适应度函数值最大的个体，若鉴定移动节点在区域一且所得个体 y>x,或鉴定在区域二且所得个体y<x，则表示区域匹配，定位完成；步骤12 若区域不匹配，则交换X，y坐标，定位完成。
全文摘要
本发明公开了一种基于遗传算法的无线传感器网络节点定位方法。本发明方法具体是合理部署坐标系，将整个区域分成对称的两个部分；设置标志量aero的初值以标志移动节点所在的区域；测量两个参考节点与移动节点之间的距离；利用参考节点与移动节点之间的距离，通过遗传算法得到一个定位结果。通过标志量aero的值进行区域匹配，若匹配，则直接以该结果为最终位置坐标；若不匹配，交换横纵坐标后为最终位置坐标。本发明实现了在只有两个参考节点的情况下的定位，对减少参考节点数量具有极大的意义。
文档编号H04W64/00GK102223711SQ20111017088
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者徐翠飞, 王建中, 王瑞荣, 薛安克 申请人:杭州电子科技大学