基于非测距的DV-Hop定位算法的研究与改进

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无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)在军事、生活、工业生产、农业等诸多领域都有着广泛的应用,这些应用往往都离不开节点的位置信息,所以无线传感器网络中的节点定位技术成为研究热点。节点定位技术根据是否基于测距可以划分为基于测距和基于非测距的定位算法,本文重点研究基于非测距的DV-Hop定位算法,分析算法中出现误差的原因,并进行改进。论文的主要工作包括:1、研究了无线传感器网络几种典型的基于非测距的和基于测距的定位算法,包括节点定位的基本计算方法以及算法性能的评价标准。2、重点研究DV-Hop算法,对其进行误差分析。在此基础上,提出引入多通信半径来细化最小跳数值,并基于邻近区域对网络进行划分,根据跳数选择最优平均跳距进行跳距的计算。通过仿真实验,从节点密度、锚节点密度和通信半径对改进算法的性能进行检验。实验结果表明,改进算法和传统算法的定位误差都会随着节点数量的增多、锚节点密度的增大、通信半径的增长而减小,且改进算法的定位误差有所降低。3、提出基于优化粒子群算法的DV-Hop算法。传统的DV-Hop算法在最后一步用矩阵方程Ax=b估算未知节点位置时,经常会出现矩阵求逆时产生奇异矩阵的情况,导致计算出来的未知节点的估计坐标与实际节点坐标有较大的误差,本文采用粒子群算法代替常规的节点位置计算方法寻找最优值。由于标准的粒子群算法容易在迭代过程中陷入局部迭代循环而使得最后收敛的结果与真实值相差较大,于是进一步提出了基于优化粒子群算法的DV-Hop算法,从决定粒子寻优过程的3个重要因素——惯性权重w、学习因子c1、学习因子c2来进一步优化粒子群算法。通过仿真实验,同样从节点密度、锚节点密度和通信半径来检验改进算法的性能。实验结果表明,改进算法的定位精确度得到有效提高。
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