基于zigbee和量子遗传算法的无线传感器网络节点定位技术研究

为提高传统无线传感器网络节点定位算法精度和定位速度,提出一种基于量子遗传算法的无线传感器网络定位算法。算法通过分析未知节点通信半径范围内的锚节点数量及约束关系,建立节点定位优化模型,对约束范围内节点进行采样,运用传统轮盘赌选择法选取初代种群,最后通过量子旋转门对种群中染色体进行变异及循环迭代,直到达到设定目标值。此后分析现有停车场实时性不高的缺点,提出了一种基于上述定位算法的智能停车场管理系统。以zigbee协议栈为基础,协调器进行组网,参考节点依次加入网络对系统进行检验,结果表明,该无线传感器定位算法可以满足大多数高精度、高实时性应用场合。     

基于果蝇——广义回归神经网络优化的WSN节点定位算法

针对无线传感器网络(WSN)基于测距的定位算法中,利用节点坐标计算方法获得的节点坐标位置存在较大误差的问题,提出一种无需进行坐标计算的果蝇—广义回归神经网络(FOA-GRNN)优化的WSN节点定位算法.该算法利用广义回归神经网络(GRNN)较快的学习速度和较强的逼近能力建立WSN节点定位模型,通过果蝇优化算法(FOA)调整广义回归神经网络的平滑参数,降低调整平滑参数时人为因素的影响,由神经网络直接输出未知节点坐标.仿真实验表明,通过果蝇算法优化的FOA-GRNN模型的节点定位精度比未经优化的GRNN模型的节点定位精度高.同时,比较了FOA-GRNN模型与BP神经网络模型、虚拟节点BP网络模型(VNBP)在WSN节点定位中效果,表明FOA-GRNN模型在WSN节点定位精确性方面具有明显优势.     

一种基于局部信息最小二乘法的节点定位算法

针对一些面积较大、节点分布密度过低的实际应用场景中,由于节点间距离测量误差过大而导致定位算法结果精度较低的问题,提出一种根据各邻居节点相关信息划分为若干个局部网络块的节点定位算法.该算法首先将无线传感器网络节点定位技术与机器学习领域中的降维方法相结合;然后根据节点间的距离越近,测量精度越高的规则及在一定通信半径内的各邻居节点相关信息共建网络块;最后将网络块组建成全局坐标系,利用全局构建以及锚节点的具体信息映射出各节点的坐标.仿真实验结果表明,该算法较其他节点定位算法在节点定位精度方面表现更优.     

一种基于残差分析过滤的安全定位算法

在无线传感网络节点定位中,恶意锚节点的出现会降低网络定位性能,为了解决这个问题,根据节点定位过程中的恶意锚节点攻击特性和定位计算中的残差问题,提出一种基于残差分析和过滤的无线传感网络安全定位算法.建立了基于距离的安全定位模型,对网络定位中的残差问题进行了分析,并且通过残差特性过滤掉网络中恶意锚节点,利用剩余锚节点信息和梯度下降法对未知节点实现高精度定位.仿真表明,此算法在多个性能指标下都能取得相对较高的定位精度,并且在高强度的恶意攻击下也能保持较高的定位性能.此算法不但能有效地抵御恶意攻击对节点定位的破坏,还显著地加强了网络的定位安全性.     

一种基于网络坐标的低成本WSN绿色位置路由

现有无线传感器网络的绿色位置路由在实际部署中通常存在两大问题:一是利用GPS来获得节点位置信息的成本较高;二是没有评估定位误差对路由性能和节能效果的影响。鉴于此,提出一种定位误差条件下的低成本绿色位置路由算法。其主要思路是:该算法采用分布式网络坐标算法获取节点间相对位置信息,以此节省成本;提出数据收集环机制以缩小邻居候选节点集来降低选择最优中继/转发节点时的能耗,并且采用自适应传输机制扩大节点无线收发范围以提高数据包投递率。仿真结果表明,该算法的定位误差明显低于MDS和MDS-MAP,而其路径能量消耗和数据包投递率较LED算法相比分别降低43%和提高55%左右。     

基于扩散策略的分布式多维尺度节点定位算法

针对无线传感器网络节点自身定位问题,提出了一种基于扩散策略的分布式多维尺度定位算法,给出了扩散策略和局部网络信息融合的方法.与传统多维尺度定位算法相比,该算法无须将所有信息集中到中心节点进行定位计算,而是在局部网络内进行定位迭代解算及信息交换再进行坐标信息融合.该算法在迭代过程中将未知节点视为锚节点,将原算法中被忽略的参数量引入优化目标方程,采用一组凸组合权值系数对交换后信息进行加权融合以得到节点自身坐标.仿真结果表明:改进算法与原算法相比在测量噪声较大时平均与最大定位误差均下降约10%,特别是当网络连通度较低时改进算法定位精度更高.     

基于微粒群算法的无线传感器网络节点定位方法

为了进一步提高无线传感器网络未知节点定位精度,将节点定位问题和微粒群算法结合在一起,提出了基于微粒群算法的节点定位算法。该算法是一种基于距离的定位算法,根据未知节点到锚节点的距离直接搜索出未知节点的坐标。实验结果表明,和一般的固定节点定位算法相比,该算法具有更高的定位精度,并适用于移动节点的追踪定位。     

基于摄影测量的水下无线传感器网络定位算法

针对水下无线传感器网络节点定位算法存在的水下测距技术实现难度大和未知节点获取多个信标节点位置信息时网络开销大等问题,提出一种基于摄影测量的并发式共线定位算法(PCL).首先,利用矢量水听器阵列获得携带水下节点方位信息的信号;然后引入细菌觅食优化算法(BFO)对信源信号的波达方向(DOA)进行最大似然估计,在获得节点的方位估计后,算法通过判定未知节点与其周围信标节点的共线程度,进一步结合摄影测量原理对满足共线度阈值的未知节点进行坐标解算;最后将已定位的未知节点升级为信标节点进行迭代定位完成定位过程.仿真结果表明:算法在提高节点定位精度的同时,减少了未知节点定位对于信标节点数量的需求.     

一种改进的布谷鸟搜索移动信标节点定位方法

针对未知节点静止,信标节点移动方式下的无线传感器网络定位问题进行了研究。为进一步提高无线传感器网络节点的定位覆盖率,提出了一种基于改进布谷鸟搜索算法(AF-CS)的多移动信标节点定位算法。通过RSSI定位和DV-Hop算法获取未知节点坐标的粗略值,采用改进布谷鸟搜索算法迭代求解信标节点移动的目标位置,最后对未知节点进行重新定位。仿真结果表明:多移动信标节点定位算法可有效提高对未知节点的定位覆盖率;AF-CS算法对比原始布谷鸟搜索算法(CS)提高了目标函数定位覆盖率,加快了算法收敛速度。在网络拓扑结构变化时,该算法可通过信标节点移动保持对未知节点较高的定位覆盖率。     

三维环境下无线传感器网络的部署覆盖方法

针对三维传感器网络中节点的最优部署问题, 提出一种三维曲面上目标点的部署策略, 通过引用差分进化(DE)算法优化传感器节点的位置坐标, 提高了网络节点的部署效率, 并用最少的传感器节点实现对曲面上目标点的全覆盖, 解决了三维空间中传感器节点在监测目标过程中存在的三维感知盲区问题. 仿真实验验证了DE算法在解决三维空间覆盖问题的可行性, 表明DE算法具有一定的容错性, 并可有效提高网络节点的部署效率.     

一种用于室内定位的线性规划算法

针对基于ToA定位中存在的信标节点较少和发送时间不能提前预知的问题,提出了一种新的应用于无线传感网络室内定位的线性规划算法.通过考虑测量值的最小平均绝对值误差,利用线性逼近方法,将一个复杂的、非凸的室内定位问题转换为一个简单的线性规划问题,并用迭代求精的方法求出最优解.仿真结果表明,提出算法计算复杂度低,收敛速度快,可以快速地求出未知节点的坐标;通过和已有的定位算法相比,提出算法在信标节点较少的情况下,仍能保持很好的定位精度,利用较少的节点资源达到比已有算法更好的定位性能.     

无线传感器网络DV-Hop算法改进与性能

为了提高无需测距的跳距矢量(DV-Hop)定位算法在节点随机分布且拓扑动态变化的无线传感器网络中的节点定位精度,在分析DV-Hop算法实现思想的基础上,针对多边定位法计算出的估计坐标存在较大误差的问题,采用泰勒级数展开法构建了坐标值的数值迭代求精算法,并对改进DV-Hop的性能进行了3个方面的仿真研究:确定了算法迭代步长收敛门限值的选择准则,对比分析了选定门限值条件下DV-Hop算法改进前后的定位性能,给出了不同信标节点和网络节点条件下的统计迭代次数,并以此衡量改进算法的计算量和收敛速度。仿真结果表明,合理选择迭代门限值时,通过适当增加定位节点的计算量,改进算法可明显改善定位精度和定位误差稳定性,是一种可行的无线传感器网络节点定位的解决方案。     

煤矿井下基于RSSI校正测距的WSN节点定位算法

针对煤矿井下人员及设备定位监控严重不足的情况,提出了基于RSSI校正测距的WSN节点定位技术。模拟井下环境,使用协议分析仪Packed Sniffer嗅探节点接收RSSI值,以确定环境参数;采用高斯理论模型过滤RSSI值,利用对数-正态分布理论模型计算距离;最后应用改进的三边质心定位算法求得未知节点坐标。RSSI校正测距定位与CC2431定位引擎定位的误差对比表明,文中所提算法的定位性能较好。该研究为井下无线传感器网络定位系统的设计提供了参考依据。     

一种改进DV-HOP无线传感器网络定位算法

针对大型网络不规则性及翻转歧义造成距离向量-跳段(DV-HOP)定位算法性能较差的问题,提出了一种改进的DV-HOP定位算法。针对不规则网络,提出了一种基于节点密度的误差修正方法。网络区域部署节点数量大,节点翻转歧义误差不可避免,故提出了一种基于半圆模型的定位误差修正方法。仿真实验表明:本文改进算法比现有改进算法的定位精度提高了6%,并且能够有效地弱化翻转歧义造成的误差,因此能够较好地实现对未知节点的实时精准定位。     

无线传感器网络中一种跨层基于多维定标的无锚点定位算法

为解决现有基于多维定标(MDS)的节点定位精度受锚节点数目和网络连通度限制问题,提出一种跨层基于多维定标的无锚点定位算法(CMDS).在网络中无锚点的情况下,采用跨层设计思想,将迭代MDS算法与LEACH协议相结合,充分利用路由结构,实现了网络节点的定位.仿真结果表明:在节点随机分布情况下,LEACH协议执行9轮之内,可完成全部节点的定位;当网络规模为120个节点时,CMDS算法定位误差仅为MDS-MAP(P,R)的25%.     

距离修正的混沌粒子群多维标度定位算法

针对不规则网络以及网络空洞造成估计距离与欧氏距离相差较大,导致定位精度不足这一问题,提出一种距离修正的混沌粒子群多维标度定位算法(CMDS-CPSO).首先通过递推策略计算节点对距离,利用接收信号强度对距离加权修正,以减少距离误差,回避网络空洞问题.然后采用混沌粒子群算法对坐标转化参数问题进行优化,进一步降低坐标转换中参数所带来的影响.通过对比SPSO-MDS算法与MDS-DMC算法,仿真结果表明,距离修正的混沌粒子群算法能够明显改善节点定位精度,具有更好的鲁棒性和对不规则网络的适应性.     

基于可调节网格改进的跨区域GPSR路由算法

基于定位技术和可调节网格改进现有路由算法, 提出一种基于可调节网格改进的跨区域边界无状态贪婪路由算法, 解决了无线传感器网络边界无状态贪婪路由算法中能量不均衡和高能耗的问题. 该算法利用节点相对位置定位算法\, 可调节网格、 贪婪算法和右手法则建立区域级粗粒度路由路径, 并根据不同区域传感器节点分布的密度, 使用不同方法传输数据. 仿真实验结果表明, 改进算法减少了网络能耗, 延长了网络生命周期.     

基于估计距离映射的无线传感网定位算法

针对移动无线传感器网络中的定位技术问题,以及现有定位算法在定位误差、网络耗能、分布式处理等方面存在的不足,提出一种先进的估计距离映射定位算法.该算法首先通过构建一个最优线性传换,提供一个从估计矩阵到距离矩阵的映射关系,然后利用映射关系计算距离矢量,最后在此基础上计算节点的位置坐标.仿真结果表明,所提出的算法与其他传统算法相比,定位误差减小,同时降低了网络能耗,从而验证了算法的有效性.     

基于跳距二次误差修正的DV-Hop定位算法研究

针对DV-Hop算法在传感网络节点无序分布的环境中定位存在较大误差的问题,提出了改进的DV-Hop算法。从WSN节点定位算法的特点入手,分析DV-Hop算法在计算跳距时采用平均跳距修正误差仍存在缺陷,采用定义实际跳距与平局跳距的差值,再次对跳距误差求平均值,实现跳距二次误差修正,继而达到对未知节点坐标的修正。仿真结果表明,基于跳距二次误差修正的DV-Hop定位算法较传统DV-Hop算法在不同节点数量和不同节点密集度情况下效果更好,且不需要增加通信量和硬件开销,是一种可行的WSN节点定位方案。     

无线传感器网络中的分布式节点定位方法

提出一种基于流形学习的分布式Hessian局部线性嵌入（DHLLE）定位方法,给出了基于流形学习算法的定位框架.DHLLE方法采用同情最邻近算法来选择节点邻居列表,并应用Hessian局部线性嵌入（HLLE）算法获取传感器网络节点的局部映射,再通过对局部映射合并获得所有节点的全局映射,最后通过对参考节点进行坐标匹配以取得所有节点的全局坐标.仿真结果表明,DHLLE方法能够快速、准确地对节点进行定位,且复杂度低,节点能耗小,其性能超过了分布式加权多维定标等算法.