移动锚节点凸规划定位算法研究及改进-论文.pdf

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1、第２７卷第１０期传感技术学报Ｖｏｌ?２７Ｎｏ?１０２０１４年１０月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＥＮＳＯＲＳＡＮＤＡＣＴＵＡＴＯＲＳＯｃｔ.２０１４ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＭｏｂｉｌｅＡｎｃｈｏｒＮｏｄｅＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍＢａｓｅｄｏｎＣｏｎｖｅｘＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ∗ＲＥＮＫｅｑｉａｎｇꎬＺＨＵＡＮＧＦａｎｇｗａｎｇ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

2、ꎬＧａｎｚｈｏｕＪｉａｎｇｘｉ３４１０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｎｏｄｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓꎬｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｈａｄｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓꎬａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｃｏｎｖｅｘｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｍｏｂｉｌｅａｎｃｈｏｒｎｏｄｅ.Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｍａｄｅｓｏｍｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏ

3、ｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｓｏｌｖｉｎｇｏｐｔｉ￣ｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓꎬｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅｍｉｄｅｆｉｎｉｔｅｒｅｌａｘａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄｆｏｒｅｎｌａｒｇｉｎｇｔｈｅｆｅａｓｉｂｌｅｒｅｇｉｏｎｏｆｓｏｌｖｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｏｌｖｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｌｏｃａｌｇｒａｄｉｅｎｔｄｅｓｃｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗ

4、ａｓｕｓｅｄｔｏａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｓｔｉｍａｔｅ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｈｉｇｈｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｔｈａｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍꎬａｎｄｃａｎｂｅｔｔｅｒａｄａｐｔｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｅｔｗｏｒｋｓｃａｌｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋꎻｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍꎻｃｏｎｖｅｘｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎꎻｇｒａｄｉｅｎｔｄ

5、ｅｓｃｅｎｔｍｅｔｈｏｄꎻｍｏｂｉｌｅａｎｃｈｏｒｎｏｄｅＥＥＡＣＣ:６１５０Ｐｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００４－１６９９.２０１４.１０.０１９移动锚节点凸规划定位算法研究及改进∗任克强ꎬ庄放望(江西理工大学信息工程学院ꎬ江西赣州３４１０００)摘要:为了提高无线传感器网络的节点定位精度ꎬ对相关文献进行了研究ꎬ提出了一种改进的移动锚节点凸规划定位算法ꎮ该算法对原算法作了以下改进:利用正半定松弛方法扩大求解问题的可行域ꎬ以降低求解优化问题的计算复杂度ꎻ采用局部梯度下降法进行迭代优化来逼近最优估计ꎬ以

6、提高优化问题的求解精度ꎮ实验结果表明ꎬ改进算法比原算法具有更高的定位精度ꎬ并可以更好地适应不同的网络规模ꎮ关键词:无线传感器网络ꎻ定位算法ꎻ凸规划ꎻ梯度下降法ꎻ移动锚节点中图分类号:ＴＰ３９３文献标识码:Ａ文章编号:１００４－１６９９(２０１４)１０－１４０６－０６在无线传感器网络ＷＳＮ(ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔ￣划定位、基于多维定标ＭＤＳ(Ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ[５－６]ｗｏｒｋ)中ꎬ对于大部分的感知任务ꎬ例如路由协议效Ｓｃａｌｉｎｇ)定位等算法ꎮ率、定位与跟踪、节点分簇等ꎬ获取传感器节点

7、的位近年来ꎬ通过优化方法来解决节点定位问题成[１]置信息极其重要ꎮ节点定位是无线传感器网络为研究的热点之一ꎬ许多基于规划的定位方法逐渐[７－８]的关键技术之一ꎬ根据定位过程中是否需要距离信被提出ꎮ文献[９]提出Ｃｏｎｖｅｘ定位算法ꎬ该算息ꎬ可将定位算法分为测距相关与测距无关两大法将传感器网络中的未知节点和锚节点能否进行通[２]类ꎮ典型的测距相关定位算法有基于到达时间信作为约束条件ꎬ通过多个邻接锚节点的通信约束ＴＯＡ(Ｔｉｍｅｏｆａｒｒｉｖａｌ)定位、基于到达时间差ＴＤＯＡ构造凸规划问题ꎬ但通过节点通信区域交集的

8、外接(ＴｉｍｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ)定位、基于到达角度矩形面积近似通信区域交集ꎬ降低了定位精确度ꎮＡＯＡ(ＡｎｇｌｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ)定位和基于接收信号强度指文献[１０]提出了一种基于二阶锥规划松弛的分布示ＲＳＳＩ(ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ)定位等算式定位算法ꎬ尽管在凸包内的未知节点可获得较好[３－４]法ꎬ典型的测距无关定位算法