一种改进的无线传感器网络D V-Hop定位算法.pdf

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1、第６期曹广华等．一种改进的无线传感器网络ＤＶＨｏｐ定位算法６４１一种改进的无线传感器网络ＤＶＨｏｐ定位算法曹广华张红杰（东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆１６３３１８）摘要针对无线传感器网络ＤＶＨｏｐ定位算法测距误差大的问题，提出了一种最佳信标节点选择算法。该算法充分考虑了信标节点的位置分布对定位精度的影响，并在算法中加入了跳距误差修正算法，进一步提高了定位精度。最后，利用Ｍａｔｌａｂ进行仿真实验，结果表明：与现有ＤＶＨｏｐ算法相比，改进算法减少了测距误差，提高了定位精度。关键词无线传感器网络ＤＶＨｏｐ算法节点定位信标节点选择平均跳距中图分类号ＴＨ８

2、６２文献标识码Ａ文章编号１０００３９３２（２０１５）０６０６４１０５无线传感器网络（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋ，∑（ｘ－ｘ）２＋（ｙ－ｙ）２槡ｉｊｉｊｊ≠ｉｈｏｐｓｉｚｅ＝（１）ＷＳＮ）是由大量智能传感器节点构成的具有信息ｉ∑ｈｉｊｊ≠ｉ感知、信息传送和信息处理能力的综合型智能信其中ｈ为信标节点ｉ和ｊ的最小跳数；（ｘ，ｉｊｉ息网络，具有成本低、自组织和环境适应性强的特ｙ）、（ｘ，ｙ）分别为信标节点ｉ和ｊ的坐标。ｉｊｊ［１，２］点。节点定位是ＷＳＮ的关键技术之一，目前未知节点根据接收到的平均跳距和记录到的使用较多的无线传感器网络定位方法有基于测距

3、每个信标节点的最小跳数，通过下式计算出与每的定位算法和无需测距的定位算法。笔者将对无个信标节点的距离：需测距的ＤＶＨｏｐ定位算法进行分析并对其加以ｄ＝ｈｏｐｓｉｚｅ×Ｎ（２）ｉ改进。其中，Ｎ为未知节点与信标节点的最小跳数。１ＤＶＨｏｐ定位算法简介最后利用三边法或极大似然估计法计算未知１．１ＤＶＨｏｐ算法节点的自身位置。根据节点是否已知自身的位置，传感器节点１．２ＤＶＨｏｐ算法误差分析分为信标节点和未知节点。信标节点在网络中所ＤＶＨｏｐ算法是一种非测距方法，实现简单且占的比例小，可以通过携带ＧＰＳ定位设备等措施能耗适中。在节点分布均匀的各向同性密集网络获得自

4、身的精确位置，未知节点利用信标节点的中，节点的定位精度较高。但在网络节点分布不位置信息来确定自身位置。ＤＶＨｏｐ算法是一个均匀的网络中，由于节点的随机部署，信标节点相典型的利用信标节点间多跳信息来确定未知节点对未知节点的数量和位置分布不均匀，致使信标位置的定位策略，传统ＤＶＨｏｐ算法可以分为以节点估计的平均每跳距离不能准确地反映全网的［３，４］下３个步骤。平均每跳距离，在使用式（２）时会造成较大的累首先获取节点与每个信标节点间的最小跳积误差，对定位精度有很大程度的影响，所以未知数。根据典型的距离矢量路由协议，每个信标节节点需要选择合适的信标节点进行定位才能使定［

5、５］点向网络中广播自身的位置信息分组，网络中的位精度更准确。全部节点能够记录下到每个信标节点的最小跳２ＤＶＨｏｐ改进算法数。笔者针对平均每跳距离误差大的问题，使用然后计算信标节点与未知节点的距离。每一文献［６］中提到的跳距误差修正方法，使计算出个信标节点按照自身列表中记录的其余信标节点的每跳距离尽可能地反映网络的平均跳距。对于的位置和最小跳数信息，计算平均每跳距离ｈｏｐｓｉｚｅｉ，计算式为：收稿日期：２０１５０５０５（修改稿）６４２化工自动化及仪表第４２卷信标节点分布对定位精度的影响，提出一种基于选择最佳信标节点的方法。拟合曲线的未知节点选择最佳信标节点参与定

6、位的方法。２．１跳距误差修正方法每个信标节点先根据传统ＤＶＨｏｐ算法的第二阶段计算出平均每跳距离，将平均跳距广播至网络中，广播数据分组信息为｛ＩＤ，ｈｏｐｓｉｚｅ｝，ＩＤ为ｉ信标节点序号，ｈｏｐｓｉｚｅｉ为信标节点ｉ计算的平均图１信标节点位置分布跳距，每个节点接收所有信标节点的平均跳距并粗略估计未知节点坐标。由于３点不共线是将该跳距信息添加到自己的数据列表中，再将信实现定位的唯一条件，所以未知节点首先在记录息分组向邻居节点广播，忽略重复的ＩＤ信息分的所有信标节点中任意选取不共线的３个信标节组，然后每个节点将记录的所有平均跳距相加取点，坐标为（ｘ，ｙ）（ｉ＝１，２，

7、３），并且使这３个节点平均值，得到全网的平均跳距ａｖｅｒ为：ｉｉ∑ｈｏｐｓｉｚｅｉ在满足不共线的条件下是所有信标节点中距离未ａｖｅｒ＝（３）［８］ｎ知节点的跳数最小的３个信标节点，然后分别其中，ｎ为信标节点的总数。之后每个信标用这３个信标节点计算出来的经过跳距误差修正节点再根据下式得到自身平均跳距误差值ｅｉ：的平均跳距乘以距未知节点的最小跳数估计信标∑｜ｄ＾－ｄ｜ｉｊｉｊ节点与未知节点的距离，最后根据三边测量法估ｊ≠ｉｅ＝（４）ｉ∑ｈｉｊ算未知节点的位置坐标（ｘ＾，ｙ＾）。ｊ≠ｉ其中，ｊ为信标节点ｉ列表中的其他信标节信标节点选择。未知节点（ｘ＾，ｙ＾）分别与选取