本发明涉及水下无线传感网的，尤其是涉及一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法。
背景技术：
1、水下无线传感网(underwater wireless sensor networks,uwsns)是海洋环境监测、深海资源开发等领域的关键技术之一，具有良好的应用前景与研究意义。节点定位技术能够为收集的数据提供位置信息，是uwsns中较为重要的环节。但水下环境较为复杂，非均匀介质导致的分层效应会使得节点之间的测距存在误差，进而对位置求解过程产生不利影响。此外，高动态性导致的锚点漂移，同样会使得节点间的测距误差加大，进一步降低了定位精度，进而导致uwsns定位系统面临着严峻的挑战。现有的定位技术无法在同时存在分层效应及漂移误差情况下保持较好的定位精度。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了提高水下无线传感网的定位精度而提供的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，方法包括：
4、s1、构建水下无线传感网，所述水下无线传感网中设有多个锚节点和一个目标节点，基于斯涅尔定律和射线追踪定理，构建水下toa测距补偿模型；
5、s2、基于水下toa测距补偿模型以及锚节点的漂移误差，建立一阶wls定位框架，通过一阶闭环表达式求解一阶wls定位框架，得到目标节点位置的粗粒度估计值，将目标节点位置的粗粒度估计值作为初始目标节点位置；
6、s3、引入矩阵算子，并基于粗粒度估计值构建二阶wls定位框架，通过二阶闭环表达式求解二阶wls定位框架，更新初始目标节点位置，得到第一目标节点位置；
7、s4、结合误差系数，基于第一目标节点位置，通过线性化构建三阶wls定位框架，利用三阶闭环表达式求得目标节点位置的细粒度估计值，将细粒度估计值作为定位结果。
8、进一步地，所述水下toa测距补偿模型为：
9、ri(x)＝li+ηi,
10、其中，li表示第i个锚节点与目标节点之间的长度，ri(x)表示第i个节点收到目标节点的补偿测距值；ηi表示均值为0，方差为的高斯噪声。
11、进一步地，一阶wls定位框架为：
12、
13、其中，
14、ri(x)表示第i个节点收到目标节点的补偿测距值，表示第i个锚节点存在漂移误差的的实际位置，ai＝[ai1,ai2,ai3]t表示第i个锚节点位置，为锚点均值为0方差为且服从高斯分布的漂移误差，x＝[x1,x2,x3]t表示目标节点位置，n表示锚节点的总数。
15、进一步地，所述初始目标节点位置为其中表示的第1至第3个值，
16、
17、其中，
18、进一步地，所述二阶wls定位框架为：
19、
20、其中，
21、
22、
23、
24、
25、
26、其中，j＝2,…,n，表示初始目标节点位置。
27、进一步地，所述第一目标节点位置为：
28、
29、其中，
30、进一步地，所述三阶wls定位框架为：
31、
32、其中，
33、
34、其中，
35、进一步地，所述目标节点位置的细粒度估计值为：
36、
37、其中，表示误差的估计值。
38、进一步地，所述误差的估计值为：
39、
40、其中，
41、进一步地，所述第i个锚节点与目标节点之间的长度为：
42、
43、其中，x＝[x1,x2,x3]t表示目标节点位置，θi和θx分别表示对应锚节点及目标节点在收发信号时在射线上的角度，τ表示声速剖面的梯度；b表示在水面时声波的传播速度。
44、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
45、本发明首先建立了测距补偿模型，修正水下非均匀介质导致的误差，随后引入矩阵算子和权重修正机制，构粗-细级联的三阶定位框架，减少锚点漂移误差，实现目标的精确定位。相比于现有的定位技术，本发明方法能够在水下因信号分层传播以及锚点漂移因素导致存在较大的测距误差时，保持良好的定位精度，具有一定的容错性能。。
1.一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述水下toa测距补偿模型为：
3.根据权利要求2所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，一阶wls定位框架为：
4.根据权利要求3所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述初始目标节点位置为其中表示的第1至第3个值，
5.根据权利要求4所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述二阶wls定位框架为：
6.根据权利要求5所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述第一目标节点位置为：
7.根据权利要求6所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述三阶wls定位框架为：
8.根据权利要求7所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述目标节点位置的细粒度估计值为：
9.根据权利要求8所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述误差的估计值为：
10.根据权利要求2所述的一种分层效应的水下无线传感网容错定位方法，其特征在于，所述第i个锚节点与目标节点之间的长度为：
