无线传感器网络DV-Hop定位算法研究

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无线传感器网络节点定位是诸多应用领域中的前提和基础,其研究与应用具有重大意义。定位算法主要有基于距离和距离无关的定位算法,DV-Hop算法属于距离无关的定位算法,具有节点部署方便、无需测距和额外硬件条件等优点,是国内外研究的重点。传统的DV-Hop定位算法精度不高,本文在深入研究DV-Hop定位算法的基础上提出改进算法,目的在于提高定位精度、增强算法稳定性与实用性。
  结合残差加权处理,本文提出了一种DV-Hop改进算法,对未知节点的估计坐标进行残差值加权;考虑节点间跳数值估计的不准确,在Amorphous算法跳数计算的基础上,利用改进的跳数计量方法对跳数进行修正。仿真结果表明,该算法能够提高节点定位精度,适用于大规模节点随机部署的网络,而且通过残差加权的方法,能够降低信标节点与未知节点间不准确的估计距离所带来的误差。
  针对异性传感器网络的特点,本文提出了一种结合共线性因素的无线传感器网络DV-Hop定位算法,分析了DV-Hop算法误差与共线性因素影响的关系,采用跳数阈值与共线性原理共同限制的方法,遴选出符合条件的信标节点进行节点定位;针对网络中存在一跳距离内节点所属信标节点区域不明确的特点,引入Voronoi图对未知节点所属区域进行分割。然后分别在同性和异性网络中开展了仿真实验,对所提出的算法进行了验证。
  针对室内环境,本文对影响DV-Hop定位精度的因素进行了分析,针对路径迂回与障碍的情况,提出最小平均每跳距离阈值设定方法,选择可靠的信标节点计算整个网络的平均每跳距离;对未知节点所在区域进行估计,利用阈值方法选择可靠的信标节点进行定位;考虑参与定位的信标节点个数不足的情况,提出了参考节点选取机制。随后在室内环境下进行了算法的仿真实验,与RSSI算法、DV-Hop算法进行了对比分析。与RSSI算法相比,本文算法可获得相近的定位精度,但具有更强的环境适用性,尤其在不规则度较大的环境下更体现其优势。
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