基于矢量的无线传感器网络节点定位综合算法

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1、第11期王驭风等：基于矢量的无线传感器网络节点定位综合算法·231·基于矢量的无线传感器网络节点定位综合算法王驭风，王岩（北京航空航天大学自动化学院，北京100083）摘要：基于DV-hop设计了一种节点的定位综合算法，并将其应用于移动节点。利用节点间估计距离和测量距离的差异构建位置校正矢量；通过改进的粒子群优化方法得到节点的校正步长；节点将其与位置校正矢量的乘积作为自身位置的校正值。通过仿真进行算法验证并分析了复杂度和有效性，结果证明该算法可以将DV-hop的定位误差下降75%，并且适用于稀疏网络。关键词：无线传感器网络；定位；移动节点；位置校正矢量；粒子群优化；DV-hop中图分类号：T

2、P393文献标识码：A文章编号：1000-436X(2008)11-0227-05IntegratedalgorithmbasedonvectorsinnodelocalizationforwirelesssensornetworksWANGYu-feng,WANGYan（SchoolofAutomation,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China）Abstract:AnintegratedalgorithmbasedonDV-hopwasdesignedandappliedtomobilenodes

3、.Alocationcorrectionvector（LCV）wasconstructedbythedifferencesbetweenestimateddistancesandrangemeasurements;animprovedparticleswarmoptimization(PSO)wasusedtofindcorrectionstepsofnodes;locationcorrectionequaledthevalueofLCVmultiplyingstep.Thealgorithmanditscomplexityandvalidityhadbeenapprovedthroughs

4、imulation，theresultsshowthatthelocalizationerrorofDV-hophasbeenreducedby75%usingthealgorithm,anditisalsoapplicabletolow-densitynetworks.Keywords:wirelesssensornetworks;localization;mobilenode;locationcorrectionvector;particleswarmoptimization;DV-hop第11期王驭风等：基于矢量的无线传感器网络节点定位综合算法·231·1引言收稿日期：2008-05-

5、21；修回日期：2008-10-20基金项目：国家自然科学基金资助项目（60674053）FoundationItem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60674053)节点定位是无线传感器网络(WSN,wirelesssensornetworks)[1]的关键应用支撑技术，对于大多数应用来说，带有位置信息的传感数据才具有实际意义。然而WSN节点的计算和通信能力都十分有限而且大量节点的部署往往无法人为控制，因此设计高效的节点定位算法[2]就显得十分重要。美国路特葛斯大学(RutgersUniversity)的DragosNiculescu

6、等人利用距离矢量路由的概念提出APS[3]系列算法，其中的DV-hop[4]成为range-free算法的典型，在之后的研究中被广泛利用和改进。文献[5]提出了一种基于测距的Malguki算法，该算法中的强迫矢量的构建方式与本文所提出的位置校正矢量相似，但是前者对网络通信能力和锚节点的分布具有很强的依赖性，而且单个节点计算量过大，而后者充分利用了所有邻居节点之间的测距信息，算法具有很好的弹性和扩展性。文献[6]和文献[7]第11期王驭风等：基于矢量的无线传感器网络节点定位综合算法·231·都将智能优化算法引入到WSN的定位问题中，其中前者使用了实数编码的遗传算法来求解定位问题，该算法只有在网

7、络连通度很高的情况下才能取得较为理想的定位精度，而且遗传算法的计算量对于节点来说有些偏大；后者提出一种基于模拟退火算法的定位方法，系统的计算量比较大，耗时比较长。综上所述，已有的利用了测距信息的改进算法对于算法性能普遍欠缺综合考虑，对于把高效节能放在重要位置的WSN网络来说还有待改进，而且都没有考率移动节点定位问题。本文提出一种集合了range-free算法、测距技术和智能优化算法的节点定位综合算法，并将其应