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1、MATLAB大作业题目：基于蝙蝠算法的DV-Hop算法改进院（系）信息工程学院专业班级12级网络工程本(1)班学号学生姓名指导教师目录1引言32DV-Hop定位算法及误差分析32.1DV-Hop定位算法工作步骤32.2DV-Hop定位误差分析53BADV-Hop算法的节点定位53.1改进的蝙蝠算法53.2适应值函数设计63.3BADV-Hop算法的节点定位步骤73.4BADV-Hop算法的工作流程74仿真实例84.1仿真环境84.2结果与分析95结束语11摘要:为了减少DV-Hop算法对于无线传感网络的定位误差，我利用编蝠算法(BA)和DV-Hop算法相融合的传感器
2、节点定位方法(BADV-Hop)。在DV-Hop算法的第三阶段，利用编蝠算法代替最小二乘法来计算未知节点的坐标，以降低定位误差。相对于DV-Hop算法，BADV-Hop算法提高了传感器的节点定位精度，具有较高的应用价值，利用MATLAB仿真工具仿真出的结果验证了BADV-Hop的有效性。关键词:DV-Hop算法;编蝠算法;节点定位1引言无线传感器网络的关键技术是节点定位技术，当前传感器节点定位算法分为:距离有关和距离无关的定位算法[2]。距离有关定位算法由于受到外界环境因素的干扰比较大，所以获得的误差较大，且成本高[3];距离无关定位算法主要有质心算法、DV-Hop
3、算法，这类定位算法无需额外硬件支持，功耗低，成为当前主要研究方向[4-5]。DV-Hop算法实现比较简单，只需要少量的锚节点就可以实现对未知节点的定位，备受关注，但是精度有待提高[6]。为此，学者们提出一些改进的DV-Hop算法，如文献[7]中将RSSI策略引入到DV-Hop算法节点距离计算中，减小节点间误差，提高定位精度；文献[8]在DV-Hop算法中引入介质访问机制来调节距离误差;文献[9]通过引入最佳调整因子对每个锚节点计算的距离进行修正，从而减小了平均跳距的计算误差。采用遗传算法、模拟退火算法、蛙跳算法、粒子群算法等群智能算法对DV-Hop算法的误差进行校正
4、，一定程度上提高了DV-Hop算法的定位精度[9-11]。蝙蝠算法(BA)是一种群智能优化算法，在准确性和有效性方面相较其他算法有很大优势，且没有许多参数要调整，为DV-Hop算法误差校正提供了一种新的研究思路[1-2]。为了减少无线传感器网络节点的定位误差，提出一种改进蝙蝠算法(BA)和DV-Hop算法相融合的传感器节点定位方法(BA-DVHop)。在DV-Hop算法的第三阶段，利用蝙蝠算法代替最小二乘法来计算未知节点的坐标，并对蝙蝠算法进行改进避免算法陷入局部最优，最后在Matlab上对算法性能进行仿真分析。仿真结果表明，BADV-hop定位算法在不同锚节点密度
5、、不同通信半径、不同节点数量以及定位精确度等方面表现出良好性能。2DV-Hop定位算法及误差分析2.1DV-Hop定位算法工作步骤第一阶段:计算节点的最小跳数。信标节点向网络发送一个广播信号，邻居节点接收到信号后，记录信标节点的坐标信息，并保存每个信标节点的最小跳数，然后向其他的邻居传感器节点传播，通过该方法，WSN网络中全部节点可以得到信标节点的位置信息和与信标节点间的跳数。第二阶段:估算到信标节点的跳段距离。通过第一阶段后，每个信标节点就可以得到其他信标节点的坐标值和跳数，然后通过式(1)计算平均每跳距离，同时将每跳平均距离广播至网络中，未知节点将平均每跳距离值
6、与最小跳数值相乘，得到其与信标节点间的距离:（1）式中，hi是信标节点i和j之间的跳数，(xi,yi)、(xi,yi)是信标节点i,j的坐标。第三阶段:通过最大似然法计算自身位置。设P1(x1,y1),P2(X2,Y2),…,Pn(Xn,yn)表示n个信标节点的坐标位置，待定位节点位置为(x,y)，其与信标节点估计距离分别为d1,d2,…dn-1，可以建立式(2)的方程:（2）第一个方程组减去最后一个方程后，得到:（3）用线性方程组表示为AL=b，其中:在无线传感器节点测距过程中，不可避免会产生一些随机误差，这样线性方程组为AL+N=b,N为误差向量，最小二乘法的求
7、解方程为:（4）2.2DV-Hop定位误差分析设信标节点（xi，yi），i=1,2，…，n，与未知节点（x，y）的实际距离为ri，i=1,2，∙∙∙，n测距误差为εi,那么ri-di<εi,i=1,2,∙∙∙,n。根据式（2）可知，（x，y）应该满足如下约束条件：（5）求解（x，y），使得:（6）由于式(5)代表可行解的区域，那么该区域一定存在最优解，且当fx，y取最小值时，节点定位总误差最小，此时的坐标（x，y）将为最优值，这样无线网络传感器节点定位问题转化成一个约束优化问题，然后采用BA算法进行求解，提高传感器定位精度。3BADV-Hop算法的节点定位3.1
