CN105050168A - 基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统，其中，基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统包括：数据采集装置和数据处理装置，所述数据采集装置包括多个未知节点以及多个信标节点，所述数据处理装置包括多个汇聚节点。在利用信标节点直接定位第一未知节点和第二未知节点后，将已定位的第一未知节点和第二未知节点作为新的信标节点，即将第一新信标节点和第二新信标节点参与剩余未知节点的定位。从而可以有效减少无法定位的未知节点的数量，并缩短对未知节点定位所需要的时间，进而节约系统能耗，特别适用于信标节点部署稀疏的水下无线传感器网络。

Description

基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，尤其是一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(WSN)融合了智能传感器、微处理器以及无线通信技术，是一门极具研究和实用价值的综合性学科。根据应用环境的不同，可分为陆地无线传感器网络和水下无线传感器网络，随着海洋经济的快速发展以及各国政府对海洋权益的重视，水下无线传感器网络发展迅速，逐渐成为研究重点，被广泛应用于海洋环境监控、数据采集、资源探测、灾害防治等相关领域。

无线传感器网络的信息感知、信息传递、控制协调等具体功能由传感器节点实现，在大多数的实际应用中，如何快速的获取目标节点的位置信息，关系到整个网络能够正常运行。在水资源的污染检测、军事外敌的入侵监控等具体应用中，没有位置信息的数据是没有任何实际意义的。应用环境的特殊性加大了水下无线传感器网络节点定位的难度，首先，无线电通信的方式不适用于水下环境，只能选择带宽小且噪声大的水声通信方式；其次，水下传感器网络多为三维部署，很多成熟的二维定位算法不再适用；另外，信标节点相对稀疏的部署以及节点的移动性都给节点定位造成了新的困难。

按照是否需要测量节点之间的距离，节点定位算法可以被分为距离相关和距离无关的定位算法。距离相关的算法利用硬件测量节点间的距离信息。这类算法定位精度较高，但是由于需要额外的硬件设备用以测距，增加了节点的成本和功耗，另外考虑到水下温度、障碍物以及水声信号传播模式等对水下测距的影响，距离相关的定位算法并不是水下传感器网络节点定位的最佳选择。距离无关的定位算法通过信标节点与未知节点之间的连通性实现未知节点的定位，典型的距离无关定位算法主要有DV-HOP算法、凸规划算法、APIT算法以及质心算法等，这种方法对硬件没有额外要求、能耗低并且定位时间短，但是其定位精度较低，更适合于大规模部署而对定位精度要求相对较低的水下无线传感器网络。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统，以解决现有技术中无法定位的未知节点数量多，定位时间长，以及系统能耗高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统，其中，基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法包括以下步骤：

第一未知节点周围的多个信标节点形成一第一信标节点集合，所述第一信标节点集合中的每一个信标节点均发射出一数据包；

所述第一未知节点接收到所述第一信标节点集合中的信标节点发射出的数据包后，所述第一未知节点对接收到的每一个信标节点的数据包的信号强度进行标记，并对接收到每一个信标节点的信号强度从大到小进行排序；

判断所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的个数，若所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的个数小于一第一预定阈值，则所述第一未知节点为无法定位的节点；若所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的个数等于或大于所述第一预定阈值，则根据一第一有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，计算出所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重，所述第一有效信标节点集合为所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的信号强度从大到小排列的序列中前第一预定阈值个信标节点的集合；

根据所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重以及每一个信标节点的数据包中的位置坐标，计算出所述第一未知节点的位置坐标，将所述第一未知节点记为第一新信标节点；

第二未知节点周围的多个信标节点形成一第二信标节点集合，所述第二信标节点集合包括所述第一新信标节点，所述第一信标节点集合中的每一个信标节点均发射出一数据包；

所述第二未知节点接收到所述第二信标节点集合中的信标节点发射出的数据包后，所述第二未知节点对接收到的每一个信标节点的数据包的信号强度进行标记，并对接收到每一个信标节点的信号强度从大到小进行排序；

判断所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的个数，若所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的个数小于一第二预定阈值，则所述第二未知节点为无法定位的节点；若所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的个数等于或大于所述第二预定阈值，则根据一第二有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，计算出所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的权重，所述第二有效信标节点集合为所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的信号强度从大到小排列的序列中前第二预定阈值个信标节点的集合；

根据所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的权重以及每一个信标节点的数据包中的位置坐标，计算出所述第二未知节点的位置坐标，将所述第二未知节点记为第二新信标节点；

重复上述第二新信标节点的定位方法对剩余未知节点进行定位，直到剩余未知节点均被判定为无法定位的节点。

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，所述第二预定阈值＝所述第一预定阈值+2。

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，所述第一预定阈值大于或者等于5。

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重的计算方法如下：

用(S_r1，S_r2...S_rM)表示所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，其中，M为所述第一预定阈值；

则计算出所述第一有效信标节点集合中第i信标节点的权重为W_i：

$W_i=\frac{1/S_{ri}}{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}1/S_{ri}},(i=\mathrm{1...}M).$

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，所述第一未知节点的位置坐标的计算方法如下：

用(x_i，y_i，z_i)表示所述第一有效信标节点集合中第i个信标节点的位置坐标；

计算出所述第一未知节点的位置坐标(x_c，y_c，z_c)：

$x_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{x}_i;y_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{y}_i;z_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{z}_i,$ (i＝1…M)，其中M为所述第一预定阈值。

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的权重的计算方法如下：

用(S_r1，S_r2…S_rN)表示所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，其中，N为所述第二预定阈值；

则计算出所述第二有效信标节点集合中第j信标节点的权重为W_j：

$W_j=\frac{1/S_{rj}}{\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}1/S_{rj}},(j=\mathrm{1...}N).$

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，所述第二未知节点的位置坐标的计算方法如下：

用(x_j，y_j，z_j)表示所述第二有效信标节点集合中第j个信标节点的位置坐标；

计算出所述第二未知节点的位置坐标(x_c′，y_c′，z_c′)：

(j＝1…N)，其中N为所述第二预定阈值。

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，每一个信标节点发射出的数据包中包括该信标节点的名称以及该信标节点的位置坐标。

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法中，所述第一未知节点、所述第二未知节点、所述第一信标节点集合中的每一个信标节点以及所述第二信标节点集合中的每一个信标节点均为无线传感器。

本发明还提供了一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统，包括：

数据采集装置，包括多个未知节点以及多个信标节点，每个信标节点均发射出一数据包，每一个未知节点均接收该未知节点通讯范围内的信标节点发出的数据包，并对这些数据包进行处理后发出一信息处理包；

数据处理装置，包括至少一个汇聚节点，每个汇聚节点接收该汇聚节点通讯范围内的未知节点发出的信息处理包，并对每一个未知节点的信息处理包进行处理，并将处理结果返回给该未知节点。

优选的，在上述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统中，所述未知节点、所述信标节点以及所述汇聚节点均为无线传感器。

在本发明提供的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统中，在利用信标节点直接定位第一未知节点和第二未知节点后，将已定位的第一未知节点和第二未知节点作为新的信标节点，即将第一新信标节点和第二新信标节点参与剩余未知节点的定位。从而可以有效减少无法定位的未知节点的数量，并缩短对未知节点定位所需要的时间，进而节约系统能耗，特别适用于信标节点部署稀疏的水下无线传感器网络。

附图说明

图1为本发明实施例中的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明实施例提供了一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统，其中，如图1所示，基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统包括：数据采集装置102和数据处理装置101，具体的，所述数据采集装置102包括多个未知节点以及多个信标节点，每个信标节点均发射出一数据包，每一个未知节点均接收该未知节点通讯范围内的信标节点发出的数据包，并对这些数据包进行处理后发出一信息处理包，所述多个信标节点用于对所述多个未知节点的定位，也就是说，所述多个未知节点的定位基于所述多个信标节点，每一个信标节点所发出的数据包中包括该信标节点的名称以及精确坐标。

进一步的，所述多个信标节点均为无线传感器，每一个信标节点在发射数据包时，均以广播形式发射出去，在某一信标节点的通讯范围内的每一个未知节点均可接收到该信标节点所发射的数据包。

每一个未知节点也均为无线传感器，且每一个未知节点可以接收到该未知节点通讯范围内每一个信标节点所发射出的数据包。每一个未知节点在接收到该未知节点通信范围内的信标节点的数据包之后，可以对这些数据包进行处理后再发送给该未知节点通讯范围内的数据处理装置101，也可以对这些数据包不进行处理，直接发送给该未知节点通讯范围内的数据处理装置101。

所述多个未知节点和所述多个信标节点均呈网络状分布，一般的，未知节点的个数大于信标节点的个数。

所述数据处理装置101包括至少一个汇聚节点，每个汇聚节点接收该汇聚节点通讯范围内的未知节点发出的信息处理包，并对每一个未知节点的信息处理包进行处理，并将处理结果返回给该未知节点。每一个汇聚节点均为无线传感器，且这些汇聚节点可以在水面下，也可以在水面上。在本发明实施例中，所述汇聚节点为多个，呈网络状分布。

根据实际数据处理的需要，所述数据处理装置101还可以包括网关或者服务器，当所述汇聚节点的数据处理能力不足时，需要将其不能处理的数据发送给网关或者服务器，经由网关和服务器处理后再发回给该汇聚节点。

与该基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统对应的具体的方法如下，如图2所示，具体包括以下步骤：

S1：第一未知节点周围的多个信标节点形成一第一信标节点集合，所述第一信标节点集合中的每一个信标节点均发射出一数据包。

任意选取一第一未知节点，所述第一未知节点周围的多个信标节点形成所述第一信标节点集合。

所述第一信标节点集合中的每一个信标节点均发射出一数据包，该数据包包括该信标节点的名称以及该信标节点的精确地理位置，并且用B_i(x_i，y_i，z_i)(i＝1，2…，L)表示所述第一信标节点集合中第i个信标节点，(x_i，y_i，z_i)为所述第i个信标节点的位置坐标，其中L表示所述第一信标节点集合中信标节点的个数。

S2：所述第一未知节点接收到所述第一信标节点集合中的信标节点发射出的数据包后，所述第一未知节点对接收到的每一个信标节点的数据包的信号强度进行标记，并对接收到每一个信标节点的信号强度从大到小进行排序。

所述第一未知节点可能会接收到所述第一信标节点集合中所有信标节点发出的数据包，也可能只接收所述第一信标节点集合中一部分信标节点所发出的数据包。

由于所述第一未知节点与所述第一信标节点集合中的每一个信标节点之间的距离不同，以及水下环境也不同，因此，所述第一未知节点在接收所述第一信标节点集合中的信标节点的数据包的信号强度是不一样的，所述第一未知节点按照其在接收数据包的信号强度由强到弱对接收到数据包的信标节点进行排序，使得所述第一未知节点接收到数据包的信标节点按照所述第一未知节点接收数据包的信号强度由强到弱排成一个序列。

S3：判断所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的个数。

为了能够有效的对所述第一未知节点进行定位，对所述第一未知节点所接收到数据包的信标节点的个数有一定的限制，为第一预定阈值，记为M，在本实施例中，所述第一预定阈值M至少为5，也就是说，在本实施例中，所述第一预定阈值M大于等于5，在本发明的其他实施例中，根据测量精度的要求，所述第一预定阈值M还可以是其他的值，例如为4个、6个、7个或者10个、20个等，在此不再赘述。

若所述第一未知节点所接收到的数据包的信标节点的个数小于5个，则判定所述第一未知节点为无法定位的节点。

若所述第一未知节点所接收到的数据包的信标节点的个数大于或者等于5个，则进行下一步骤。

S4：选取在步骤S2所形成的信标节点序列中的前M个信标节点，根据这M个信标节点的信号强度计算出这M个信标节点中每一个信标节点的权重。

具体的，将在步骤S2中所形成的信标节点序列中的前M个信标节点定义为第一有效信标节点集合。

用S_r1，S_r2…，S_rM表示所述第一未知节点在接收到所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的数据包的信号强度，其中，M为所述第一预定阈值。即，用S_ri表示所述第一未知节点在接收到所述第一有效信标节点集合中第i个信标节点的数据包的信号强度，则根据(S_r1，S_r2...S_rM)可计算出所述第一有效信标节点集合中第i个信标节点的权重为W_i：

$W_i=\frac{1/S_{ri}}{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}1/S_{ri}}$ (式1)

其中，(i＝1…M)，在本实施例中，所述M取值等于5。

S5：根据步骤S4中计算出的所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重计算出所述第一未知节点的位置坐标。

具体的，用(x_c，y_c，z_c)表示所述第一未知节点的位置坐标，根据上述步骤S4中计算出的所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重以及相应信标节点的位置坐标，计算出所述第一未知节点的位置坐标：

$x_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{x}_i;y_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{y}_i;z_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{z}_i$ (式2)

其中，i＝1，2，3，4，5。

至此，所述第一未知节点的位置坐标被确定，所述第一未知节点成为一个新的信标节点，记为第一新信标节点。将所述第一新信标节点加入到已知的信标节点中，从而确定下一个未知节点，即第二未知节点。

S6：所述第二未知节点周围的多个信标节点形成一第二信标节点集合，所述第二信标节点集合包括所述第一新信标节点，所述第二信标节点集合中的每一个信标节点均发射出一数据包。

在对所述第二未知节点的定位过程中，将所述第一新信标节点作为新的信标节点，参与到对所述第二未知节点的定位中，提高了对所述第二未知节点的定位效率。

并且用B_j(x_j，y_j，z_j)j＝1，2…，D)表示所述第二信标节点集合中第j个信标节点，(x_j，y_j，z_j)为所述第j个信标节点的位置坐标，其中D表示所述第二信标节点集合中信标节点的个数。

S7：所述第二未知节点接收到所述第二信标节点集合中的信标节点发射出的数据包后，所述第二未知节点对接收到的每一个信标节点的数据包的信号强度进行标记，并对接收到每一个信标节点的信号强度从大到小进行排序。

同所述第一未知节点的定位过程一样，所述第二未知节点可能会接收到所述第二信标节点集合中所有信标节点发出的数据包，也可能只接收所述第二信标节点集合中一部分信标节点所发出的数据包。

对在接收到所述第二信标节点集合中的信标节点发出的数据包的信号强度进行标记，并按照信号强度的大小对这些信标节点进行排序，具体的，按照信号强度从大到小的顺序进行排序。

S8：判断所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的个数。

对所述第二未知节点所接收到数据包的信标节点的个数也有一定的限制，即为第二预定阈值N，所述第二预定阈值＝所述第一预定阈值+2。由于在对所述第二未知节点进行定位的过程中，引入了所述第一新信标节点，因此会有误差积累，为了减小这种误差积累，提高定位精度，需要将所述第二预定阈值设定为所述第一预定阈值+2。

如果所述第二预定阈值＝所述第一预定阈值+1，信标节点集合的更新速度会很慢，如果所述第二预定阈值＞所述第一预定阈值+2，则需要的信标节点个数将增加，可能会导致所能提供的能接收到数据包的信标节点的个数小于所述第二预定阈值，即有效的信标节点的个数小于所述第二预定阈值。因此，将需要将所述第二预定阈值设定为所述第一预定阈值+2，即可以满足信标节点集合的更新速度，也可以满足有效信标节点的个数。

在本实施例中N＝7。

若所述第二未知节点所接收到的数据包的信标节点的个数小于7个，则判定所述第二未知节点为无法定位的节点。

若所述第二未知节点所接收到的数据包的信标节点的个数大于或者等于7个，则进行下一步骤。

S9：选取在步骤S7所形成的信标节点序列中的前N个信标节点，根据这N个信标节点的信号强度计算出这N个信标节点中每一个信标节点的权重。

具体的，将在步骤S7中所形成的信标节点序列中的前N个信标节点定义为第二有效信标节点集合。

用S_r1，S_r2…，S_rN表示所述第二未知节点在接收到所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的数据包的信号强度，其中，N为所述第二预定阈值。即，用S_rj表示所述第二未知节点在接收到所述第二有效信标节点集合中第j个信标节点的数据包的信号强度，则根据(S_r1，S_r2…S_rN)可计算出所述第二有效信标节点集合中第j个信标节点的权重为W_j：

$W_j=\frac{1/S_{rj}}{\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}1/S_{rj}}$ (式3)

其中，j＝1，2…，N，N＝7。

S10：根据步骤S9中计算出的所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的权重计算出所述第二未知节点的位置坐标。

用(x_c′，y_c′，z_c′)表示所述第二未知节点的位置坐标，用(x_j，y_j，z_j)表示所述第二有效信标节点集合中第j个信标节点的位置坐标；

计算出所述第二未知节点的位置坐标(x_c′，y_c′，z_c′)：

(j＝1…N)，其中N为所述第二预定阈值，N＝7。

至此，所述第二未知节点的位置坐标被确定，所述第二未知节点成为一个新的信标节点，记为第二新信标节点，并将所述第二新信标节点应用到下一个未知节点的确定过程中。

S11：重复上述步骤S6至S10，直到未知节点的个数不再减少为止，即剩余的未知节点均被标记为无法定位的节点为止。

综上，在本发明实施例提供的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法及系统中，在利用信标节点直接定位第一未知节点和第二未知节点后，将已定位的第一未知节点和第二未知节点作为新的信标节点，即将第一新信标节点和第二新信标节点参与剩余未知节点的定位。从而可以有效减少无法定位的未知节点的数量，并缩短对未知节点定位所需要的时间，进而节约系统能耗，特别适用于信标节点部署稀疏的水下无线传感器网络。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一未知节点周围的多个信标节点形成一第一信标节点集合，所述第一信标节点集合中的每一个信标节点均发射出一数据包；

所述第一未知节点接收到所述第一信标节点集合中的信标节点发射出的数据包后，所述第一未知节点对接收到的每一个信标节点的数据包的信号强度进行标记，并对接收到每一个信标节点的信号强度从大到小进行排序；

判断所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的个数，若所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的个数小于一第一预定阈值，则所述第一未知节点为无法定位的节点；若所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的个数等于或大于所述第一预定阈值，则根据一第一有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，计算出所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重，所述第一有效信标节点集合为所述第一未知节点接收到数据包的信标节点的信号强度从大到小排列的序列中前第一预定阈值个信标节点的集合；

根据所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重以及每一个信标节点的数据包中的位置坐标，计算出所述第一未知节点的位置坐标，将所述第一未知节点记为第一新信标节点；

第二未知节点周围的多个信标节点形成一第二信标节点集合，所述第二信标节点集合包括所述第一新信标节点，所述第一信标节点集合中的每一个信标节点均发射出一数据包；

所述第二未知节点接收到所述第二信标节点集合中的信标节点发射出的数据包后，所述第二未知节点对接收到的每一个信标节点的数据包的信号强度进行标记，并对接收到每一个信标节点的信号强度从大到小进行排序；

判断所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的个数，若所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的个数小于一第二预定阈值，则所述第二未知节点为无法定位的节点；若所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的个数等于或大于所述第二预定阈值，则根据一第二有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，计算出所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的权重，所述第二有效信标节点集合为所述第二未知节点接收到数据包的信标节点的信号强度从大到小排列的序列中前第二预定阈值个信标节点的集合；

根据所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的权重以及每一个信标节点的数据包中的位置坐标，计算出所述第二未知节点的位置坐标，将所述第二未知节点记为第二新信标节点；

重复上述第二新信标节点的定位方法对剩余未知节点进行定位，直到剩余未知节点均被判定为无法定位的节点。

2.如权利要求1所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述第二预定阈值＝所述第一预定阈值+2。

3.如权利要求2所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述第一预定阈值大于或者等于5。

4.如权利要求1所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的权重的计算方法如下：

用(S_r1,S_r2...S_rM)表示所述第一有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，其中，M为所述第一预定阈值；

则计算出所述第一有效信标节点集合中第i信标节点的权重为W_i：

$W_i=\frac{1/S_{ri}}{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}1/S_{ri}},(i=\mathrm{1...}M).$

5.如权利要求4所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述第一未知节点的位置坐标的计算方法如下：

用(x_i,y_i,z_i)表示所述第一有效信标节点集合中第i个信标节点的位置坐标；

计算出所述第一未知节点的位置坐标(x_c,y_c,z_c)：

$x_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{x}_i;y_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_i{y}_i;z_c=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{W}_{i}z,(i=\mathrm{1...}M),$ 其中M为所述第一预定阈值。

6.如权利要求1所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的权重的计算方法如下：

用(S_r1,S_r2…S_rN)表示所述第二有效信标节点集合中每一个信标节点的信号强度，其中，N为所述第二预定阈值；

则计算出所述第二有效信标节点集合中第j信标节点的权重为W_j：

$W_j=\frac{1/S_{rj}}{\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}1/S_{rj}},(j=\mathrm{1...}N).$

7.如权利要求6所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述第二未知节点的位置坐标的计算方法如下：

用(x_j,y_j,z_j)表示所述第二有效信标节点集合中第j个信标节点的位置坐标；

计算出所述第二未知节点的位置坐标(x_c′,y_c′,z_c′)：

$x_{c^{\′}}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{W}_j{x}_j;y_{c^{\′}}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{W}_j{y}_j;z_{c^{\′}}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{W}_j{z}_j,(j=\mathrm{1...}N),$ 其中N为所述第二预定阈值。

8.如权利要求1所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，每一个信标节点发射出的数据包中包括该信标节点的名称以及该信标节点的位置坐标。

9.如权利要求1-8任意一项所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述第一未知节点、所述第二未知节点、所述第一信标节点集合中的每一个信标节点以及所述第二信标节点集合中的每一个信标节点均为无线传感器。

10.一种基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统，其特征在于，包括：

数据采集装置，包括多个未知节点以及多个信标节点，每个信标节点均发射出一数据包，每一个未知节点均接收该未知节点通讯范围内的信标节点发出的数据包，并对这些数据包进行处理后发出一信息处理包；

数据处理装置，包括至少一个汇聚节点，每个汇聚节点接收该汇聚节点通讯范围内的未知节点发出的信息处理包，并对每一个未知节点的信息处理包进行处理，并将处理结果返回给该未知节点。

11.如权利要求10所述的基于非测距的水下无线传感器网络节点定位系统，其特征在于，所述未知节点、所述信标节点以及所述汇聚节点均为无线传感器。