距离估计修正的定位算法优化研究

在无线传感器网络(WSNs)节点定位中,定位精度是传感器节点定位的关键因素.提出一种距离估计修正定位算法,通过节点之间的跳数加权和平均每跳距离误差修正的组合优化方法实现节点的距离估计预处理,再使用L-M算法进行节点定位计算.设定不同节点规模、锚节点比例、节点通信半径情况下的仿真分析,与IDV-Hop和TWDV-Hop算法相比较,优化算法在定位精度性能方面有较大提升.     

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.     

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。     

一种利用可靠的锚节点的非测距定位算法

无线传感网中的多类应用均需要准确的定位算法。为了评估位置,普通节点需利用与锚节点间的距离信息,估计自己的位置。因此,距离的估计在无线传感网络定位中扮演着重要的角色。传统的各向同性网INT(isotropic networks)中定位算法是将欧式距离看成最短路径距离SPD(shortest path distances)。然而,这些算法在各向异性网ANT(anisotropic networks)不能准确地估计距离,因为ANT中最短路径距离SPD与欧式距离不成线性比例;并且两节点间的最短路径被迂回,其长度可能大于相应的欧式距离。针对此问题,正确选择可靠的锚节点RANs(reliable anchor nodes)用于准确地估计距离显得格外重要。为此,面向各向异性网ANT,提出基于可靠的锚节点选择的定位方案,记为Se_RANs。每个普通节点通过三角模型原则选择三个可靠锚节点,计算这三个锚节点估计离其他锚节点间的距离,进而利用Mix-max算法估计普通节点位置,从而提高估计的准确性。同时,通过数学分析,推导了普通节点周围存在三个可靠锚节点的概率;并验证了Se_RANs方案的可行性。仿真结果表明,与DV-Hop算法相比,提出的Se_RANs方案具有小的定位均方误差(MLE)。     

无线传感器网络中基于双支持向量回归的分布式定位算法

针对无线传感器网络中节点定位误差问题,提出一种基于双支持向量回归的分布式定位算法。在保持锚节点连通性的基础上,以锚节点跳数和位置信息为训练样本。结合拉格朗日法和KKT(Karush-Kuhn-Tuchker)条件,把原问题的优化转化为对偶形式,使用双支持向量回归技术确定跳数信息到节点间距离的映射函数。最后,采用最小二乘法估计待定位节点的位置,在不同锚节点和通信半径的情况下对传感器目标节点进行定位实验测试。实验结果表明:该方法减小了测量误差,能有效提高节点自身定位精度。     

一种基于Quasi-UDG模型的无线传感器网络非测距定位算法

针对Quasi-UDG模型下无线传感器网络随机部署的拓扑特征,提出了一种非测距基于权重的定位算法EWLS(Enhanced Weighted Least Square).首先,设计出一种节点跳数和距离关系估计的方法,然后依据跳数值与距离关系的概率表达式,给出EWLS定位算法中节点测量距离信息的权重.仿真实验表明,在不同的锚节点密度、Quasi-UDG模型因子和平均邻居节点数的参数下,EWLS算法定位误差较小,同最小均方误差相比,有效地提高了节点定位的精度.     

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.     

基于估计距离的无需测距定位算法

针对无需测距定位算法定位误差大的问题,提出了一种基于估计距离的无需测距定位算法.首先分析了两个邻居节点之间距离和通信范围相交面积之间的关系,得到一个线性函数.线性函数的输出是一个表示两个邻居节点之间距离远近关系的参数,称之为距离参数.然后用距离参数和锚节点之间的距离计算邻居节点之间的估计距离,最后根据估计距离计算未知节点的估计位置.仿真结果表明,该算法在规则区域和不规则区域的定位误差都要低于当前同类型的定位算法.     

RSSI修正的WSN定位算法

为了解决DV-Hop 算法误差较大的问题,提出了一种基于RSSI修正的WSN定位算法 RMDV-Hop (RSSI Modified DV-Hop)。该算法限制最大传播跳数,并对跳数为1的锚节点利用RSSI值修正其跳数值,取RSSI值较大的前N个锚节点作为参考锚节点,利用参考锚节点的平均每跳距离误差进行加权处理未知节点的平均每跳距离,最后用总体最小二乘法计算未知节点的坐标位置,实现RMDV-Hop定位算法的全面改进,以提高定位精度。仿真结果验证,改进算法的定位精度和稳定性都比原始算法有了明显的提高。     

无线传感器网络中DV-Hop定位算法的改进

针对无线传感器网络DV-Hop定位算法中节点个数较少时跳段距离估算误差大,及只有2个锚节点时无法定位等问题,提出了一种改进的DV-Hop定位算法.新算法综合了功率控制和计算全网平均每跳距离等措施,提高了跳段距离估算精度,降低了定位误差;同时针对只有2个锚节点时无法定位问题,采用了2个锚节点的定位模型.仿真实验结果表明,改进算法可以明显提高定位精度和定位覆盖率.     

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。     

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 RSSI 跳数连续的 DV-HOP 改进算法

针对经典DV-HOP(distance vector-hop)算法中节点间跳数信息对定位精度有较大影响这一问题,提出了一种基于接收信号强度指示(receive signal strength indicator,RSSI)的改进算法.该定位算法引入了连续跳数的定义,首先利用RSSI测距模型把直接邻居节点接收到的RSSI值转换为两节点之间的距离,再根据连续跳数的定义计算出两节点间的连续跳数.在相同的仿真网络环境里,与经典的DV-HOP算法相比,归一化定位误差降低了30％ ～ 45％;与其他改进定位算法相比,归一化定位误差也有不同程度的降低.仿真结果表明该改进算法大幅度地提高了定位精度.     

一种改进的无线传感器网络DV-Hop定位算法

针对无线传感器网络DV-Hop定位算法中信标节点与未知节点之间的平均跳距估算误差较大的问题,提出一种改进的DV-Hop算法并进行仿真检验。改进后的算法对传统算法中节点每跳距离选取进行了调整,还采用加权平均法计算节点平均每跳距离。仿真结果表明,改进的DV-Hop算法显著提高未知节点的定位精度。     

基于幅频矢量匹配的DV-hop定位算法优化

矿井巷道环境复杂多变,DV-hop算法应用于井下定位时效果不理想,因而,基于幅频矢量匹配对经典DVhop算法定位结果进行优化。利用经典DV-hop算法找到井下移动节点位置大致区域,将节点接收到的各锚节点信标信号的幅频矢量与数据库中煤矿巷道各点的幅频矢量相匹配,最终确定移动节点的精确位置信息。仿真结果表明:优化后的DV-hop算法,平均定位精度和定位覆盖率明显优于经典的DV-hop算法;随着锚节点数的增加,优化后的DV-hop算法的平均定位误差呈明显下降趋势。     

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。     

无线Mesh网络节点聚类属性分析

通过分析无线Mesh网络节点空间属性,提出了一种改进的k-medoids网络节点聚类算法.该算法基于聚类思想,将无线Mesh网络中的网关部署问题转化为空间节点数据聚类问题.构建了网络拓扑图的邻接矩阵,并利用邻接矩阵选择具有最多一跳连接节点数的对象作为初始簇中心.然后以网络跳数代替传统聚类算法中的距离参数,将最小化跳数之和作为优化目标,通过迭代方法获得稳定的聚类和分组结果.实验结果表明,离散的网络节点在空间上具有聚类特性,利用该方法可以获得更小的平均跳数和最大跳数,因此可以较好地实现网络节点分组和网关发现.