基于蛙跳算法的无线传感器网络定位

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1、刘杰慧，等基于蛙跳改进算法的无线传感器网络定位基于蛙跳改进算法的无线传感器网络定位*刘杰慧，王颖，谢萍，王茜（华北电力大学控制与计算机工程学院，北京市102206）摘要：针对无线传感器网络（WSNs）定位过程当中传统的DV-Hop定位算法在计算锚节点与未知节点之间的平均跳距时存在较大误差的问题，本文根据蛙跳算法（SFLA）计算速度快，全局搜索寻优能力强的优势，结合定位的实际问题，提出了一种改进的蛙跳算法。并将其引入到DV-Hop的算法设计中，实现节点的定位。关键词：蛙跳算法、无线传感器网络、节点定位、DV-Hop算法Wirelesssensornetw

2、orklocalizationbasedonimprovedalgorithmleapfrogLIUJie-hui,WANGYing,XIEPing,WANGXi(Schoolofcontrolandcomputerengineering,northchinaelectricpoweruniversity,Beijing,102206)Abstract：Existsforwirelesssensornetworks(WSNs)positioningprocessoftraditionalDV-Hoplocalizationalgorithmtocalc

3、ulatetheaveragejumpbetweenanchornodesandunknownnodesfromtheproblemwhenlargeerrors,accordingtoleapfrogalgorithm(SFLA)computingspeed,globalSearchoptimizationcapabilityadvantages,combinedwiththepracticalproblemslocatingproposedanimprovedleapfrogalgorithm.AndintroducedintotheDV-Hopa

4、lgorithmdesign,therealizationofpositioningnodes.Keyword：Leapfrogalgorithm,wirelesssensornetwork,thenodelocalization,DV-Hopalgorithm刘杰慧，等基于蛙跳改进算法的无线传感器网络定位0.引言无线传感器网络（WSN）[1,2]是一种新的获取信息和处理信息的技术。其在入侵监测、目标跟踪和定位相关领域有广泛的应用前景。无线传感器网络的许多应用都需要传感器节点明确其自身的位置信息，缺少位置信息的监测消息几乎没有什么价值。这里必须解决的关

5、键问题是如何确定无线传感器网络中节点的位置信息。因此，定位技术[3-5]作为无线传感器网络的关键技术之一，其定位算法也引起了国内外越来越多学者的普遍关注。目前的无线传感器网络定位技术大体可分为两类，分别是基于测距和非测距的定位技术。DV-Hop算法[6]是现有应用最广泛的无需测距定位算法之一，但是该算法的定位精度不是很理想。就这一问题，已经有很多专家学者对其进行了改进。文献[7]提出由改进DV-Hop算法得到的估算位置然后再利用粒子群优化算法对其进行校正。将定位问题看成一个多维优化问题。文献[8]在分析了DV-Hop算法中多边测量法的基础上，提出了一种

6、自适应人工蜂群算法，并将其应用于未知节点坐标的计算阶段，实现节点定位。文献[9]针对DV-Hop的一种经典改进算法LPC中对影响定位精度的三个重要参数：锚节点数目、节点数目、节点通信半径，进行了进一步优化提高了定位精度。文献[10]针对DV-Hop算法中平均每跳距离的计算方式进行了改进，利用蛙跳算法来求解平均每跳距离，使其更接近实际值，从而提高最终定位结果的精确度。本文针对DV-Hop算法在计算未知节点坐标是精度不高这一缺陷，将节点定位问题转化成最优化求解问题，结合蛙跳算法的优势，并对蛙跳算法进行了改进，将改进后的蛙跳算法应用到DV-Hop算法中，提出

7、了一种基于改进蛙跳算法的DV-Hop改进方案。通过仿真实验结果表明，改进的算法较传统DV-Hop算法在精度和稳定性上均有明显的提高。2.DV-Hop算法DV-Hop算法是由美国路特葛斯大学的DragosNiculescu等人根据距离矢量路由和GPS定位的思想提出的一种分布式定位算法。其定位过程分为三个步骤：1)计算未知节点与锚节点之间的最小跳数。每个锚节点采用距离矢量路由协议向范围内的邻居节点广播其位置信息，其中包括锚节点的坐标和跳数，跳数的初始值为0，接收节点记录到每个锚节点的最小跳数，忽略相同锚节点的较大的跳数信息，将跳数加1后转发给邻居节点，最终

8、获得全网每个节点到每个锚节点的最小跳数。2)计算未知节点到锚节点的距离刘杰慧，等基于蛙跳改进算