CN108055634A - 一种基于移动锚节点实现无线传感器网络节点定位及时钟同步的方法 - Google Patents

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CN108055634A CN201711315640.1A CN201711315640A CN108055634A CN 108055634 A CN108055634 A CN 108055634A CN 201711315640 A CN201711315640 A CN 201711315640A CN 108055634 A CN108055634 A CN 108055634A
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Abstract

本发明提供了一种基于移动锚节点实现无线传感器网络节点定位及时钟同步的方法。所述移动锚节点按照事先规划的路径进行周期性的移动，移动一周完成对整个无线传感器网络区域的三次全覆盖；当移动锚节点移动至预定的定位采集和时钟同步点时，面向一跳通信范围内的普通节点广播移动锚节点的自身位置信息与时钟同步信息，从而实现对普通节点的定位与时钟同步。本发明无需设置太多具有定位和参考时钟功能的锚节点，使普通节点不需要作为二次锚节点而承担向周边节点广播定位信息与时钟同步信息的职责，有利于整体上降低无线传感器网路的能耗和通信量。

Description

一种基于移动锚节点实现无线传感器网络节点定位及时钟同 步的方法
技术领域：
本发明涉及无线传感器网络领域，尤其涉及一种基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络及其方法。
背景技术：
无线传感器网络由大量廉价的、能量有限的传感器节点组成，通过自组织方式形成的无线网络，每个节点可以具有不同的感知形态，节点间相互协作完成对物理信息的感知、采集、传输等特定任务。无线传感器网络能够进行感知、采集、监测、网络区域内的观察对象或环境信息，并对采集到的信息进行处理，传送给需要这些信息的用户。无线传感器网络具有快速部署、隐蔽性好和高容错性的特点，它是一种具有传感能力的网络，综合了无线通信技术，传感器技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理等技术。无线传感器网络能够进行低成本、简单快速、实时的采集到各种信息，在日常生活及各种领域有很广阔的应用前景，也是目前研究领域的热点。
无线传感器网络的传感器节点随机部署，通过自组织的形式在待检测区域形成无线网络。与从传统网络衍生出来的的移动通信网和无线局域网不同，无线传感器网络从组网、配置到管理和运行都是由传感器节点的相互协作来完成，并不需要基础网络设施的辅助和人的干预，因而要求网络具有良好的协作能力，实现起来灵活快捷，减少成本，消除了对环境造成的不利影响。而且由于传感器节点体积小，发射能量低，其对监测对象辐射很小，可以放置在监测对象附近，长期持续地采集信息，同时通过基站等网关设备，信息可以传送外部网络，以供远程的监测用户使用。
节点定位技术与时钟同步技术都是实现无线传感器网络的重要支撑性技术。定位技术是指无线网络中的节点可以通过GPS或者特殊的方法获得自己在整个网络中的坐标信息，进而为其它应用提供无线传感器节点的位置信息，在很多具体应用中，传感器节点采集的数据信息和地理位置信息结合起来才有意义。无线传感器节点收集的各种信息往往也需要与时间信息相结合才能有意义，所以，无线传感器网络对时钟精度的要求比传统网络要高，在整个无线传感器网络中所有的节点都有自己的本地时钟，在整个网络的运行过程中各个节点的本地时钟会产生微小的时间偏差。无线传感器网络中的单个节点能量有限，要维持整个网络的通信需要所有节点的彼此配合才能完成，节点间的彼此协同需要每个节点的时钟同步，因而时钟同步技术作为一种关键技术也成为了当前研究的热点。
现有技术中，无线传感器网络某些节点舍有与大多数节点不同功能，该节点在初始化的时候已经拥有自己的位置坐标信息或者具有定位自身位置的特殊功能，这些令有特殊功能的节点我们在这里称为锚节点(Anchor Node)，不带位置信息也没有任何特殊功能的节点我们叫做未知节点(Unknown Node)。为了无线传感器网络中的节点实行有效定位，一般网络中必须包含带有GPS装置或者事先预定好位置的锚节点。进而，通过与锚节点建立通信关系利用锚节点的位置信息来计算锚节点与未知节点距离与位置关系，完成对未知节点的准确定位。一般在对无线传感器节点的定位算法中，需要大量锚节点参与定位来提高节点定位精度，但是为了降低成本，真正具有确定位置信息的锚节点又不能太多，那许多未知节点在完成自身定位之后，会升级为新的锚节点，来完成对其他邻居未知节点的定位，当然，这种二级锚节点的位置信息准确度一定是比带有GPS源或事先固定好位置的锚节点的位置准确度差，那这样逐级定位下去，会有一个定位误差的累积，直接影响整个网络的定位精确度。再者，对于未知节点来说，不仅要和锚节点通信来完成对自己的定位，还要再作为锚节点与邻居未知节点通信来完成对位置邻居节点未知的定位，能耗也会相应增大，所以我们并不希望未知节点去发挥二级锚节点的作用。但是，如果单纯依靠增加原始的锚节点的数量，又会造成整个无线传感器网络的成本难以承受。
在无线传感器节点的时钟同步中也存在类似的现象。在目前的时钟同步算法中一般选用位置固定的参考节点作为时钟源，参考节点对外发送时钟同步信息。由于节点的通信半径有限，即使通信能力较强的参考节点也无法直接与网络中的所有节点进行通信，所以位置固定的参考节点首先将通信半径内的邻居节点进行同步，继而已经完成同步的邻居节点充当“二级参考节点”，向外发送时钟同步信息，形成多跳通信链路，实现参考节点区域外的节点同步，继而从参考节点向整个网络进行扩散传送同步信息，最终实现全网络中节点的同步。同时由于节点的相对时钟随时间不断变化，需要网络进行周期性的时间同步来调整时钟参数，即需要周而复始的重复同一过程，这一过程如同向水中投掷一个石子，泛起的一阵阵涟漪。
同样，位置固定的参考节点在时钟同步过程，使得会使邻居节点产生额外的通信能耗，从而使整个网络然产生了较大的通信量，因而产生了较大的能量损耗；同时由于每跳通信都会产生误差累积，随着多跳通信的增加，同步精度也逐渐降低，网络的同步性能随着网络规模的增大而降低。
发明内容
本发明提供了一种基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络及其方法，利用移动锚节点实现对无线传感器网络中普通节点的定位与时钟同步。
本发明提供的基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络，包括移动锚节点和普通节点，其特征在于：
所述移动锚节点具有定位自身位置的能力，并且提供参考时钟；所述移动锚节点按照事先规划的路径进行周期性的移动，移动一周完成对整个无线传感器网络区域的三次全覆盖；当移动锚节点移动至预定的定位采集和时钟同步点时，面向-跳通信范围内的普通节点广播移动锚节点的自身位置信息与时钟同步信息；所述移动锚节点接收普通节点发来的ID号以及最近收到的三次位置信息，根据普通节点的ID号及其发送的所述位置信息，对该普通节点的定位坐标进行计算并存储；当移动锚节点移动一个周期之后，对无线传感器网络区域内的所有普通节点都完成一次定位，并把定位好的数据信息进行存储；
所述普通节点接受到所述移动锚节点广播的所述位置信息以及时钟同步信息；进而将最近收到的三次位置信息经过处理发送给移动锚节点；并且，所述普通节点根据接收到的时钟同步信息，同步自身时钟。
优选的是，所述普通节点收到移动锚节点广播的自身位置信息与时钟同步信息后，不需要作为二次锚节点向周边邻居节点广播定位信息与时钟同步信息。
优选的是，无线传感器网络的普通节点分布在长、宽分别L和W的矩形网络区域中，网络区域起始坐标为(x0，y0)，移动锚节点的通信半径为R，所述移动锚节点的定位采集和时钟同步点形成m行n列的矩阵，定位采集和时钟同步点的坐标为：
其中坐标为0表示此位置处没有定位采集和时钟同步点。
优选的是，所述移动锚节点按照最优移动路径移动，所述最优移动路径是满足以下条件的最短路径：(1)移动锚节点周期移动，起点和终点为同一点；(2)移动锚节点在两个定位采集和时钟同步点移动的距离均为R；(3)移动锚节点在移动过程中经过到所有的定位采集和时钟同步点，且每个定位采集和时钟同步点仅经过一次。
优选的是，所述移动锚节点带有GPS定位功能或者能够确定所述定位采集和时钟同步点的位置坐标；所述普通节点先后接收到移动锚节点在三个定位采集和时钟同步点位置处广播的定位信息，验证接收到的三个移动锚节点的坐标值是否构成等边三角形，若满足，则利用三边定位方法，计算出本普通节点的位置。
相应的，本发明提供了一种基于移动锚节点实现的无线传感器网络节点定位与时钟同步方法，该方法包括以下步骤：
令移动锚节点按照事先规划的路径进行周期性的移动，移动一周完成对整个无线传感器网络区域的三次全覆盖；
当移动锚节点移动至预定的定位采集和时钟同步点时，面向一跳通信范围内的普通节点广播移动锚节点的自身位置信息与时钟同步信息；
通过所述普通节点接受到所述移动锚节点广播的所述位置信息以及时钟同步信息；进而使普通节点将最近收到的三次位置信息以及其ID号经过处理发送给移动锚节点；并且令普通节点根据接收到的时钟同步信息，同步自身时钟；
令所述移动锚节点接收到普通节点发来的ID号以及最近收到的三次位置信息后，根据普通节点的ID号及其发送的所述位置信息，对该普通节点的定位坐标进行计算并存储；
当移动锚节点移动一个周期之后，对无线传感器网络区域内的所有普通节点都完成一次定位，并把定位好的数据信息进行存储。
优选的是，令所述普通节点收到移动锚节点广播的自身位置信息与时钟同步信息后，不需要作为二次锚节点向周边邻居节点广播定位信息与时钟同步信息。
优选的是，本方法按照如下方式确定所述定位采集和时钟同步点的坐标：无线传感器网络的普通节点分布在长、宽分别L和W的矩形网络区域中，网络区域起始坐标为(x0，y0)，移动锚节点的通信半径为R，所述移动锚节点的定位采集和时钟同步点形成m行n列的矩阵，定位采集和时钟同步点的坐标为
其中坐标为0表示此位置处没有定位采集和时钟同步点。
优选的是，令所述移动锚节点按照最优移动路径移动，所述最优移动路径是满足以下条件的最短路径：(1)移动锚节点周期移动，起点和终点为同一点；(2)移动锚节点在两个定位采集和时钟同步点移动的距离均为R；(3)移动锚节点在移动过程中经过到所有的定位采集和时钟同步点，且每个定位采集和时钟同步点仅经过一次。
优选的是，通过所述移动锚节点实现GPS定位功能或者确定所述定位采集和时钟同步点的位置坐标；所述普通节点先后接收到移动锚节点在三个定位采集和时钟同步点位置处广播的定位信息后，验证接收到的三个移动锚节点的坐标值是否构成等边三角形，若满足，则令普通节点利用三边定位方法，计算出本普通节点的位置。
本发明一方面无需在无线传感器网络中设置太多具有定位和参考时钟功能的锚节点，另一方面使普通节点不需要作为二次锚节点而承担向周边节点广播定位信息与时钟同步信息的职责，有利于整体上降低无线传感器网路的能耗和通信量。本发明提高了定位和时钟同步的精确度，提高了节点定位和时钟同步的成功率。通过对节点覆盖次数与定位方法的分析，使用了正三角形覆盖法对定位采集和时钟同步点坐标进行部署，并根据定位采集和时钟同步点的分布特点对移动参考点的移动路径进行最优规划。
附图说明
图1是本发明移动锚节点沿着事先规划路径移动并广播覆盖普通节点的原理示意图；
图2是本发明确定移动锚节点定位采集和时钟同步点位置坐标的原理示意图；
图3是本发明确定移动锚节点最优移动路径的原理示意图。
具体实施方式
本发明的无线传感器网络包括移动锚节点和普通节点，其中，移动锚节点按照事先规划的路径进行周期性的移动，移动一周完成对整个无线传感器网络区域的三次全覆盖；当移动锚节点移动至预定的定位采集和时钟同步点时，面向一跳通信范围内的普通节点广播移动锚节点的自身位置信息与时钟同步信息；在锚节点的一跳范围内的所有普通节点都会接受到所述位置信息以及时钟同步信息；进而，普通节点接收到该定位采集和时钟同步点的位置信息之后，再将最近收到的三次位置信息经过处理发送给移动锚节点，移动锚节点根据普通节点的ID号及其发送的位置信息，对该普通节点的定位坐标进行计算并存储，当锚节点移动一个周期之后，区域内的所有普通节点都完成一次定位，并把定位好的数据信息进行存储；与此同时，普通节点根据接收到的时钟同步信息，同步自身时钟。例如，如图1所示，移动锚节点位于图中①所示的定位采集和时钟同步点时，向一跳通信范围内的普通节点②、③广播自身位置信息与同步信息，然后沿着事先规划路径(图1中虚线箭头所示)移动至下一个定位采集和时钟同步点，向一跳通信范围内的普通节点④广播自身位置信息与同步信息，继续移动至下一个定位采集和时钟同步点，向一跳通信范围内的普通节点⑤、⑥、⑦广播自身位置信息与同步信息。
对于定位采集和时钟同步点的确定，如图2所示，设定移动锚节点的通信半径为R、通信范围为以节点为圆心、以R为半径的圆形区域，利用蜂窝覆盖原理，将移动锚节点的通信范围等效成半径为R的内六边形，通信范围内的定位采集和时钟同步点为均匀分布，任意相邻的两个定位采集和时钟同步点间距为R，任意相邻三个的定位采集和时钟同步点构成等边三角形。设无线传感器网络的普通节点分布在长、宽分别L和W的矩形网络区域中，网络区域起始坐标为(x0，y0)，即第一个定位采集和时钟同步点的坐标。在直角坐标系中，规划移动锚节点在移动过程中经过的定位采集和时钟同步点时，为使移动锚节点的路径具有最短路径，即经过的移动定位采集和时钟同步点尽可能的少，此问题转化为全覆盖问题，即利用等边三角形实现对矩形网络区域全覆盖。
如图2所示，设网络区域中定位采集和时钟同步点形成m行n列的矩阵，定位采集和时钟同步点之间相互满足等边三角形，“0”表示此位置处无定位采集和时钟同步点，“1”表示此位置处有定位采集和时钟同步点，则形成的矩阵A：
其中矩阵元素
其中，当i，j取值同时为奇或偶数，取值为1，表示此位置处有定位采集和时钟同步点，否则没有定位采集和时钟同步点。以此位置有定位采集和时钟同步点时，计算其坐标值如下：
令(xij，yxj)为矩阵中m行n列的元素aij的坐标值。根据定位采集和时钟同步点的位置关系，即每个定位采集和时钟同步点与其相距为R的周围任意两个定位采集和时钟同步点构成等边三角形，如图2，利用简单的数学归纳法得到：
在同一行中元素的纵坐标值相等，横坐标值为等差数列，公差为R，以第k行为例，akj的坐标值公式为：
元素akj的坐标为：
在同一列中元素的横纵坐标值相等，纵坐标值为等差数列，公差为，以第h列为例，akj的坐标值公式为：
元素akj的坐标为：
综上，元素aij坐标值的公式
元素akj的坐标
同理，可知定位采集和时钟同步点矩阵如下：
关于区域外定位采集和时钟同步点选取，在利用等边三角形对矩形网络区域全面覆盖时，在网络的区域边界处有等边三角形无法全覆盖的区域，形成“通信空洞”。因此，本发明在网络区域边界外选取定位采集和时钟同步点，其额外定位采集和时钟同步点的计算过程如下，由矩阵中元素坐标值的表达式可知，
相邻元素行间距为
相邻元素列间距为
在长为L、宽为W网络区域中，取值
设取模：取余：
取模：取余：
1)针对网络区域右边界
若θ＝0，则网络区域的右边界刚好与定位采集和时钟同步点的最后一列重合，右边界处的区域未全覆盖，例如图3-2中的OAB区域，需要在网络区域外增加1列定位采集和时钟同步点。
若θ≠0，则网络区域的右边界在定位采集和时钟同步点的最后一列右侧的区域，右边界处的区域未全覆盖，需要在网络区域外增加2列定位采集和时钟同步点。
2)针对网络区域上边界
同理，β＝0，则网络区域的上边界刚好与定位采集和时钟同步点的最上一行重合，上边界处的区域被全覆盖，不需要增加定位采集和时钟同步点。
若β≠0，则网络区域的上边界刚好与定位采集和时钟同步点的最上一行之上的区域，上边界处的区域未全覆盖，例如图3-2中的OAC区域，需要在网络区域之上增加1行定位采集和时钟同步点。
3)针对网络区域的左边界和下边界
矩阵定位采集和时钟同步点的首行位于直角坐标系横轴之上区域，定位采集和时钟同步点的首列位于直角坐标系纵轴右侧区域。因此，网络区域的左边界处存在未完全覆盖，需要在区域外增加1列定位采集和时钟同步点。网络区域下边界完全覆盖。
综上：
θ＝0时，网络区域需要增加2列定位采集和时钟同步点(网络区域左边界处新增1列、网络区域右边界处新增1列)，定位采集和时钟同步点列数为n＝λ+2；
θ≠0时，网络区域需要增加3列定位采集和时钟同步点(网络区域左边界处新增1列、网络区域右边界处新增2列)，列数n＝λ+3
β＝0时，定位采集和时钟同步点行数m＝a；
β≠0时，定位采集和时钟同步点行数m＝a+1。
利用数学归纳法，根据θ、β的不同取值，得到如下4种形式：
在此以θ＝0，β＝0为例，在网络区域左边界处新增1列、网络区域右边界处新增1列。根据公式1，针对定位采集和时钟同步点行、列的奇偶性分别讨论，得到4种组合：
以α为偶数，λ为奇数为例，在网络区域左边界处新增1列：
其中α为偶数。
在网络区域右边界处新增1列区域：
从而，网络区域定位采集和时钟同步点坐标矩阵为：
其中α为偶数，λ为奇数。
将定位采集和时钟同步点的纵坐标平移1个单位，变为
在所有定位采集和时钟同步点坐标位置确定之后，如图3所示，对锚节点移动路径进行规划，由于移动锚节点是周期性移动，起点和终点为同一点，移动一个周期完成对整个无线传感器网络所有节点的三次覆盖，数学模型为旅行商问题，由于每个定位采集和时钟同步点间的间距距是固定的R，相当于特殊的旅行商问题，选用移动路径的原则为：
(1)移动锚节点周期移动，起点和终点为同一点。
(2)移动锚节点在两个定位采集和时钟同步点移动的距离均为R(任意两个定位采集和时钟同步点的间距为R)。
(3)移动锚节点在移动过程中经过到所有的定位采集和时钟同步点，且每个定位采集和时钟同步点仅经过一次。
因此，移动锚节点的移动路径不唯一，例如图3所示的移动路径。在保证移动锚节点在移动一个周期期间可以遍历所有定位采集和时钟同步点，并满足周期定位实现原则的前提下，移动锚节点的移动路径便可以根据对定位精度、定位效率、能耗等各参数的不同需要自主规划，不需固定，比较灵活。
根据上面提出的最优移动路径规划的方法和原则，可知两个定位采集和时钟同步点之间的距离为R，移动锚节点需要经过所有定位采集和时钟同步点，移动到最后一个定位采集和时钟同步点后再回到起点，在满足这些条件的前提下，设有N个定位采集和时钟同步点，则遍历所有定位采集和时钟同步点最短距离为NR，即，想要锚节点移动的路径最短，只需要保证锚节点从一个定位采集和时钟同步点到下一个定位采集和时钟同步点的移动步长为R，移动轨迹起点即为终点即可。最优移动路径规划如图3所示。
图3中“。”为未知节点，随机分布在900*800的二维空间中；图中“·”为定位采集和时钟同步点，根据选取定位采集和时钟同步点的等边三角形覆盖原则(即ETCP)计算各定位采集和时钟同步点的位置坐标，完成对900*800二维区域的全覆盖，此时定位采集和时钟同步点的分布范围X轴坐标超出[0，900]为[-200，1000]；y轴坐标超出[0，800]为[0，1000]。图中“-”为移动锚节点按照最优路径规划原则进行周期移动的路径。
根据按照上述方式确定的定位采集和时钟同步点位置以及规划的周期移动路径，本发明的移动锚节点按照如下方式实现对普通节点的定位和时钟同步：若移动锚节点带有GPS定位功能，当移动锚节点广播移动锚节点的坐标值等定位信息，普通节点先后接收到移动锚节点在三个定位采集和时钟同步点位置处的定位信息，验证接收到的三个移动锚节点的坐标值是否构成等边三角形，若满足，则利用三边定位方法，计算出位置，实现了普通节点的精确定位。若移动锚节点不具有GPS定位功能，当移动锚节点移动时，广播移动锚节点所在位置处定位采集和时钟同步点的坐标值等定位信息，普通节点先后接收到移动锚节点在三个定位采集和时钟同步点位置处的定位信息，验证接收到的三个定位采集和时钟同步点的坐标值是否构成等边三角形，若满足，则利用三边定位方法，计算出位置，实现了普通节点的相对定位。其中，普通节点根据移动锚节点提供的位置信息进行定位，当普通节点接收到移动锚节点的定位信息时，根据此坐标值和利用基于信号强度的方法(RSSI)计算与定位采集和时钟同步点的距离，利用三边定位方法，计算出普通节点的位置。移动锚节点在移动过程中不进行通信，只有移动到定位采集和时钟同步点时广播包含移动锚节点坐标的定位信息或包含采集点坐标的定位信息。移动锚节点移动一个周期后，完成了对整个无线传感器网络区域内节点的定位，并存储所有普通节点本定位周期内的位置信息。同时，移动锚节点作为参考时钟源，在所述定位采集和时钟同步点广播自身参考时钟的时钟同步信息；而普通节点根据接收到的时钟同步信息，同步自身时钟。
本发明利用移动锚节点实现对无线传感器网络中普通节点的定位与时钟同步，一方面无需在无线传感器网络中设置太多具有定位和参考时钟功能的锚节点，另一方面使普通节点不需要作为二次锚节点而承担向周边节点广播定位信息与时钟同步信息的职责，有利于整体上降低无线传感器网路的能耗和通信量。本发明提高了定位和时钟同步的精确度，提高了节点定位和时钟同步的成功率。通过对节点覆盖次数与定位方法的分析，使用了正三角形覆盖法对定位采集和时钟同步点坐标进行部署，并根据定位采集和时钟同步点的分布特点对移动参考点的移动路径进行最优规划。
以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络，包括移动锚节点和普通节点，其特征在于：
所述移动锚节点具有定位自身位置的能力，并且提供参考时钟；所述移动锚节点按照事先规划的路径进行周期性的移动，移动一周完成对整个无线传感器网络区域的三次全覆盖；当移动锚节点移动至预定的定位采集和时钟同步点时，面向一跳通信范围内的普通节点广播移动锚节点的自身位置信息与时钟同步信息；所述移动锚节点接收普通节点发来的ID号以及最近收到的三次位置信息，根据普通节点的ID号及其发送的所述位置信息，对该普通节点的定位坐标进行计算并存储；当移动锚节点移动一个周期之后，对无线传感器网络区域内的所有普通节点都完成一次定位，并把定位好的数据信息进行存储；
所述普通节点接受到所述移动锚节点广播的所述位置信息以及时钟同步信息；进而将最近收到的三次位置信息经过处理发送给移动锚节点；并且，所述普通节点根据接收到的时钟同步信息，同步自身时钟。
2.如权利要求1所述的基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络，其特征在于：
所述普通节点收到移动锚节点广播的自身位置信息与时钟同步信息后，不需要作为二次锚节点向周边邻居节点广播定位信息与时钟同步信息。
3.如权利要求1所述的基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络，其特征在于：
无线传感器网络的普通节点分布在长、宽分别L和W的矩形网络区域中，网络区域起始坐标为(x0，y0)，移动锚节点的通信半径为R，所述移动锚节点的定位采集和时钟同步点形成m行n列的矩阵，定位采集和时钟同步点的坐标为：
其中坐标为0表示此位置处没有定位采集和时钟同步点。
4.如权利要求1所述的基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络，其特征在于：
所述移动锚节点按照最优移动路径移动，所述最优移动路径是满足以下条件的最短路径：(1)移动锚节点周期移动，起点和终点为同一点；(2)移动锚节点在两个定位采集和时钟同步点移动的距离均为R；(3)移动锚节点在移动过程中经过到所有的定位采集和时钟同步点，且每个定位采集和时钟同步点仅经过一次。
5.如权利要求1所述的基于移动锚节点实现节点定位与时钟同步的无线传感器网络，其特征在于：所述移动锚节点带有GPS定位功能或者能够确定所述定位采集和时钟同步点的位置坐标；所述普通节点先后接收到移动锚节点在三个定位采集和时钟同步点位置处广播的定位信息，验证接收到的三个移动锚节点的坐标值是否构成等边三角形，若满足，则利用三边定位方法，计算出本普通节点的位置。
6.一种基于移动锚节点实现的无线传感器网络节点定位与时钟同步方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
令移动锚节点按照事先规划的路径进行周期性的移动，移动一周完成对整个无线传感器网络区域的三次全覆盖；
当移动锚节点移动至预定的定位采集和时钟同步点时，面向一跳通信范围内的普通节点广播移动锚节点的自身位置信息与时钟同步信息；
通过所述普通节点接受到所述移动锚节点广播的所述位置信息以及时钟同步信息；进而使普通节点将最近收到的三次位置信息以及其ID号经过处理发送给移动锚节点；并且令普通节点根据接收到的时钟同步信息，同步自身时钟；
令所述移动锚节点接收到普通节点发来的ID号以及最近收到的三次位置信息后，根据普通节点的ID号及其发送的所述位置信息，对该普通节点的定位坐标进行计算并存储；
当移动锚节点移动一个周期之后，对无线传感器网络区域内的所有普通节点都完成一次定位，并把定位好的数据信息进行存储。
7.根据权利要求6所述的基于移动锚节点实现的无线传感器网络节点定位与时钟同步方法，其特征在于，令所述普通节点收到移动锚节点广播的自身位置信息与时钟同步信息后，不需要作为二次锚节点向周边邻居节点广播定位信息与时钟同步信息。
8.根据权利要求6所述的基于移动锚节点实现的无线传感器网络节点定位与时钟同步方法，其特征在于，本方法按照如下方式确定所述定位采集和时钟同步点的坐标：无线传感器网络的普通节点分布在长、宽分别L和W的矩形网络区域中，网络区域起始坐标为(x0，y0)，移动锚节点的通信半径为R，所述移动锚节点的定位采集和时钟同步点形成m行n列的矩阵，定位采集和时钟同步点的坐标为
其中坐标为0表示此位置处没有定位采集和时钟同步点。
9.根据权利要求6所述的基于移动锚节点实现的无线传感器网络节点定位与时钟同步方法，其特征在于，令所述移动锚节点按照最优移动路径移动，所述最优移动路径是满足以下条件的最短路径：(1)移动锚节点周期移动，起点和终点为同一点；(2)移动锚节点在两个定位采集和时钟同步点移动的距离均为R；(3)移动锚节点在移动过程中经过到所有的定位采集和时钟同步点，且每个定位采集和时钟同步点仅经过一次。
10.根据权利要求6所述的基于移动锚节点实现的无线传感器网络节点定位与时钟同步方法，其特征在于，，通过所述移动锚节点实现GPS定位功能或者确定所述定位采集和时钟同步点的位置坐标；所述普通节点先后接收到移动锚节点在三个定位采集和时钟同步点位置处广播的定位信息后，验证接收到的三个移动锚节点的坐标值是否构成等边三角形，若满足，则令普通节点利用三边定位方法，计算出本普通节点的位置。
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