基于电磁波及超声波联合测距的井下定位方法

研究煤矿井下电磁波、超声波联合定位方法,根据井下巷道的空间结构特点,由锚节点和网关节点形成无线传输网络,网关节点布置在巷道的端点,锚节点一字排开等间距吊挂在巷道顶部中央,使巷道内任意位置都至少有两个锚节点接收到移动节点发射的电磁波信号。 移动节点通过判别锚节点电磁波信号强度确定移动节点与锚节点的位置关系;移动节点采用基于超声波的TOF检测方法进行巷道横向测距,移动节点和锚节点节采用基于电磁波信号强度的对数-常态分布模型进行巷道纵向测距,最终确定移动节点的二维坐标。 仿真结果表明,提出的定位方法误差较小,超声波在巷道横向的测距误差很小,巷道纵向50 m范围内,最大误差不超过5 m。 联合定位方法使用少数锚节点获得高定位精度,可以应用于煤矿井下。      

DV-hop定位算法参数优化仿真研究

在低功耗、低成本、低运算的无线传感器网络中,节点的定位精度受到局限。DV-hop定位算法作为一种经典的无需测距的定位算法,在实际应用中较容易实现,但研究者多致力于提高其定位精度,而对影响定位精度的参数的优化研究较少。在深入分析DV-hop定位算法的基础上,对影响DV-hop定位算法精度的主要参数包括锚节点数、节点通信半径以及网络中的节点总数进行分析和仿真。仿真结果表明,针对不同的节点总数,在锚节点数为12时,存在最优节点通信半径使其定位误差最小。     

一种基于RSSI的煤矿井下WSN节点快速定位算法

为提高煤矿井下传感器网络节点定位的实时性,提出了一种基于接收信号强度(RSSI)的快速定位算法.该算法在井下巷道锚节点双链式部署结构的基础上,运用高斯密度函数对节点接收到的锚节点信号强度最大的RSSI信号进行滤波处理,再应用指数因子和滤波后RSSI值直接计算确定未知节点的坐标.指数因子采用一种改进的量子粒子群优化算法及定位均方根误差最小的准则进行优化.所提出的算法具有定位速度快、计算量小的优点,仿真实验结果验证了算法的可行性与有效性,适用于煤矿井下无线传感器网络实时定位系统中.     

一种基于幅频矢量感知的井下定位算法

现有的矿山人员定位系统定位精度低,不能满足煤矿安全生产和灾后救援系统的需要。提出了一种矿用精密定位算法。在该算法中,移动节点接收巷道空间的电磁波,在分析所接收电磁波的基础上,进行信息融合并构造幅频特性矢量,经马尔科夫滤波与模式匹配,将幅频特性矢量映射到巷道的电子地图,进而得到移动节点的精确位置信息。实验表明,该算法定位误差小于2m,计算复杂度较低,易于工程实现,能够满足煤矿安全生产的需要。     

无线传感器网络的改进DV-hop定位算法研究

针对传统DV-hop定位算法在计算未知节点与锚节点之间的跳数以及跳距时误差较大的问题,提出一种跳数优化以及跳距加权的改进DV-hop算法.首先,该算法根据节点的通信半径将节点间的跳数进行优化,使得节点之间的跳数更加接近真实值;其次,综合考虑参与未知节点计算的锚节点的分布情况与距离,得出加权跳数;最后,利用改进的最小二乘法进行计算未知节点坐标.利用M A T L AB2016a对改进算法进行仿真,实验结果表明,该算法能够有效地降低误差,提高未知节点的定位精度.     

一种基于移动锚节点的多坐标系定位算法

提出一种分布式节点定位算法:移动锚节点辅助多坐标系定位算法(MBA-MC),用于无线传感器网络节点定位.移动锚节点在WSN节点分布区域内移动,同时周期性发送信标信号,并且在同一位置分别在多个不同的发射功率下发送信标信号.未知位置节点接收信标后估算与锚节点距离范围,然后利用在多坐标系系统下接收的信标信息得到多个扇形的交叠区,并认为交叠区中心就是节点自身位置.仿真结果表明:在相同条件下,本文提出算法比其他算法能取得更好的定位准确性,其全分布式计算定位方式特别适用于大规模的无线传感器网络节点定位.     

基于移动锚节点的粒子群优化定位算法

在无线传感器网络的一些应用环境中,无线信道损耗模型参数未知,无法直接基于RSSI测距定位。本文针对这类应用环境,研究并提出基于移动锚节点的粒子群优化定位算法,利用移动锚节点代替传统典型算法中的静态锚节点,并将节点定位问题抽象为非线性约束优化问题,利用粒子群优化技术求解定位。仿真、分析结果证明,该算法定位精度较高,对环境噪声变化具有较强的适应能力。     

基于随机微粒群算法的分布式节点定位方法

提出了基于随机微粒群优化算法的定位方法。设定网络中存在部分锚节点,且相邻节点之间可以获取距离信息,待定位节点在获取足够的相邻锚节点或已定位节点的距离、位置信息后,使用随机微粒群优化算法实现定位。仿真表明,该方法比多边测量法和基于标准微粒群优化算法的定位方法具有更高的性能。     

无线传感器网络节点定位改进算法

提出一种改进的距离无关无线传感器网络节点定位算法——变系数弹簧模拟算法.该算法首先得到锚节点跳数距离和平均每跳距离,然后计算出节点的初始位置,再通过模拟方法对节点位置迭代求精.仿真结果显示,在相同的锚节点比例和平均连通度情况下,该算法明显优于DV-op算法.     

一种基于凸优化的WSN障碍环境下定位算法

针对传统DV hop算法定位精度较低及定位环境中物体阻碍信息传播导致节点定位失效的问题, 提出一种适用于障碍环境下的高精度定位改进算法. 首先引入一个考虑定位节点的最小跳数误差修正值, 通过该值筛选参与定位的锚节点, 进而优化锚节点的平均跳距; 然后利用三角函数结合两锚节点间的准确距离共同计算未知节点到锚节点的距离; 最后通过对未知节点的位置进行凸优化计算, 使得节点间的数据传播具有最优路径, 优化定位过程, 提高定位精度. 仿真实验结果表明, 改进算法不仅解决了在无线传感器网络障碍环境下难定位的问题, 还可有效提高未知节点的定位精度.     

基于区域划分的DV-Hop定位算法的改进

DV Hop节点定位算法采用跳数乘以每跳平均跳距估算节点间的距离,而跳数和每跳平均跳距受网络的节点密度、节点的通信半径等参数影响较大。针对DV Hop算法存在的不足,提出一种基于跳数区域划分的DV Hop定位改进算法——HRDV Hop（Hop regional division DV Hop,HRDV Hop）。对一跳区域的节点测距引入RSSI技术,两跳或以上区域的节点采用跳数值修正法,再辅以限制跳数机制。MATLAB仿真测试结果表明,在相同的网络硬件和拓扑环境下,改进后的算法能更有效地降低节点间的距离估算误差,提高定位精度。     

基于跳距修正与差分进化优化的改进DV-Hop定位算法

为了提高传统DV-Hop(distance vector-hop)算法的定位精度,提出一种基于跳距修正和差分进化优化的改进DV-Hop(differential evolution distance vector-hop,DEDV-Hop)算法。由DV-Hop的算法原理可知,锚节点间的距离测量误差是算法定位误差的主要来源,由此根据锚节点间的不同跳数引入权重因子,从而减小平均每跳距离误差,并且利用差分进化算法对最小二乘法计算出的节点坐标进行二次优化,最终提高系统的整体定位精度。为了验证算法的有效性,在相同实验条件下,通过设置不同的定位参数将提出的算法与同类的经典算法进行实验对比。实验结果表明,DEDV-Hop算法可以有效减少节点平均定位误差,其定位精度明显优于其他几种算法。     

基于微电网的DV-hop改进算法

针对微电网监控系统中海量信息数据处理时,大量数据的传输可能会导致无线传感器网络崩溃与数据丢失等问题,提出了一种基于微电网的无线传感器网络的改进DV-hop算法。首先,将边缘计算技术应用于微电网,改进微电网监控系统结构;其次,在改进微电网监控系统基础上,将基于平均加权方法与跳数加权方法的DV-hop算法有机结合,得到新的改进算法,使得无线传感器节点定位误差缩小至0.60。仿真结果表明:基于平均加权方法与跳数加权方法提高了传感器节点定位精度。     

基于改进距离向量算法的无线传感网定位研究

为了解决传统距离向量-跳段(DV-Hop)定位算法的精确度受限问题,提出了一种基于跳段大小校正和定位优化的改进DV-Hop算法。根据参考节点之间实际距离和估计距离的差异,计算出整个网络中有效的跳段大小,未知节点和参考节点之间的跳段添加了校正值,而接收信号强度指示(received signal strength indicator,RSSI)的数值用于校正单跳的距离,应用莱文贝格-马奈特(Levenberg-Marquardt,LM)算法来估计每个传感器的优化位置。在求值的过程中,研究了影响距离向量-跳段定位精确度的各种因素。仿真结果表明,与传统的DV-Hop和一些现有的改进算法相比,提出算法的定位精度有所提高。     

结合共线性因素的无线传感器网络DV-Hop定位算法

无线传感器网络的锚节点近似位于同一条直线上时,构成共线性现象,造成定位数据失真和精度下降.针对大规模无线传感器网络的非测距定位,结合共线性因素提出了一种DV-Hop定位算法,引入Voronoi图将网络划分成若干区域,依据共线性进行锚节点组的选取和提纯.根据跳数阈值的限制,利用每块区域的锚节点信息和符合共线性原理条件的锚节点信息对未知节点进行定位.仿真实验表明,与传统的DV-Hop和共线性算法相比,所提算法能够提高节点定位精度、减少定位误差;对于分布不均匀的网络,能够实现高精度节点定位,并适用于较复杂的环境.     

遗传算法的DV-Hop算法改进

DV-Hop算法中,平均每跳距离是影响定位精度的因素之一。针对平均每跳距离带来的定位误差,对锚节点和未知节点的平均每跳距离进行了改进和优化。首先引入遗传算法计算锚节点的平均每跳距离;然后利用跳数小于等于3的锚节点的平均每跳距离加权处理未知节点的平均每跳距离,减少平均每跳距离带来的误差。仿真结果表明,在不增加硬件开销的基础上,改进算法能够有效提高算法的定位精度,并且具有较好的稳定性。     

基于改进DV-Hop算法的无线传感器网络定位研究

在分析DV-Hop算法特点的基础上,提出了改进DV-Hop算法的无线传感器网络定位方法,通过粒子群优化算法优化每跳平均距离误差函数,经过多次迭代寻找最优解,使得未知节点与信标节点之间的跳段距离更加精确,通过三边测量法计算出的未知节点位置较精确,通过仿真实验表明：改进DV-Hop算法相比DV-Hop算法平均定位误差率低,定位效果良好.     

基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法

为解决当前移动无线传感网节点定位方案存在感知过程复杂、定位准确度不高,难以适应节点拓扑变化频繁的实际场景等不足,提出了一种基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法。首先,鉴于当前直接测序方案及间接测序方案均存在抗噪能力差的不足,设计了多点定位方案,引入多个锚节点联合定位,定位过程中采用迭代方式降低接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)误差,有效解决了定位过程中存在的圆环分布现象。随后,考虑移动无线传感网节点存在的拓扑漂移速度较快,且坐标存在随机分布的规律,将锚节点看作病毒体,将移动无线传感网节点看作子病毒体,并针对病毒体-子病毒体之间存在随机拓扑规律,引入了病毒体投射机制,并通过迭代方式设计距离定位方案,模拟移动无线传感网定位过程中定位节点与待定位节点之间的拓扑漂移关系,提高网络对定位过程的感知能力。最后,引入权重调节机制对定位坐标进行误差消除,进一步提高网络定位精度与感知性能,强化对移动状态下节点间拓扑的感知与监控,减少网络抖动对定位过程的影响。仿真实验表明,本文算法与当前常用的凸优化的无线传感网障碍环境下定位算法(location algorithm in wireless sensor network obstacle environment based on convex optimization,OECO)及基于精确定位机制的改进DV-HOP算法(on improved DV-Hop localization algorithm for accurate node localization in wireless sensor networks,AN-DV-Hop)相比,具有更高的定位收敛速度和更低的定位误差低。     

基于改进LSSVR模型的移动节点定位技术研究

针对最小二乘支持向量回归(least squares support vector regression,LSSVR)模型在移动节点定位过程中存在难以确定最优参数的不足,提出一种基于改进粒子群算法优化LSSVR模型的定位方法.通过最小二乘支持向量回归机构造节点定位的模型,自适应调整惯性权重以及学习因子来提高粒子群算法的寻优性能,并将其应用到LSSVR模型的参数优化中,避免参数选择的盲目性.根据接收信号强度指示(received signal strength indication,RS-SI)测距技术获得节点移动过程中的距离向量,将其输入LSSVR定位模型,估计出未知节点的坐标.仿真结果表明,相对于LSSVR与PSO-LSSVR算法,所提算法的定位精度分别提高了25.9％和19.7％,具有较好的定位稳定性与实时性.