基于估距方式分类的无线传感器网络定位算法-论文.pdf

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1、华南理工大学学报（自然科学版）第４２卷第１期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．４２Ｎｏ．１２０１４年１月（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｊａｎｕａｒｙ２０１４文章编号：１０００５６５Ｘ（２０１４）０１００７７０７基于估距方式分类的无线传感器网络定位算法黄智勇张欣（重庆大学通信工程学院，重庆４０００４４）摘要：针对传统无需测距的无线传感器网络定位算法（ＤＶＨｏｐ算法）在估算距离时因存在较大误差而导致定位精度不高的问题，文中提出了基于估距方式分类的无线传感器网络定位算法

2、．该算法引入最优辅助估距锚点，未知节点每次在估算距离时，首先依据所需估算的距离寻找最优辅助估距锚点，再按其估距所属类型进行估距计算，以提高距离估算的精度．为进一步提高定位精度，文中算法在三边定位法中引入“非线性－跳数”加权因子，通过它获得未知节点最终估计坐标的期望．仿真实验结果表明，在适当增加通信开销的条件下，文中算法的定位精度显著提高．关键词：无线传感器网络；定位算法；估距方式；加权处理中图分类号：ＴＰ３９３ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００５６５Ｘ．２０１４．０１．０１４定位技术是无线传感器网络的应用基础问题之硬件成本；文献［

3、６］中提出了针对三边定位法的锚一．在其定位模型中，通常将节点分为锚点（或称为点筛选依据，但该方法直接忽略某些不满足条件的信标节点，具有自主定位能力的节点）和未知节点锚点，故不能有效利用这些锚点信息；文献［７８］（它们通过获取锚点的相关信息来确定自己的位中提出了跳距加权的方法以提高定位精度；文［１］置）．现有针对传感器网络的定位算法大致可以献［９１０］从优化通信半径和锚点部署的角度来提高分为基于测距的算法和无需测距的算法两类．由于定位精度；文献［１１］中提出了基于最小二乘法的等无需测距的算法仅根据网络连通性就可以实现定比例映射的定位方法，通过

4、构建虚拟锚点来增加定位，因此该类算法具有抗干扰能力强、硬件成本低等位精度，但此方法对锚点与未知节点的分布有一定优点，其中距离矢量跳距（ＤＶＨｏｐ）算法是无需测距的要求．根据文献［１２１３］中对未知节点进行分类处［２３］算法的典型代表．理的思想和文献［１５１６］中的加权思想，文中提出了ＤＶＨｏｐ算法用平均跳距与锚节点间最小跳数基于估距方式分类的无线传感器网络定位算法．［３］的乘积来近似表示未知节点到锚节点的距离．由于未知节点受地形、环境和气候等因素的影响，故其１改进的ＤＶＨｏｐ算法分布不均匀，导致估距计算存在较大的误差，使定位精度下降

5、；平均每跳距离存在一定的误差，当未知节针对传统ＤＶＨｏｐ算法在估算距离时因存在较点到锚点间的跳数较大时，误差的累计效应会使定大误差而导致定位精度不高的问题，文中做了如下位精度进一步降低．改进：①引入最优辅助估距锚点，并将距离估算分为为提高ＤＶＨｏｐ算法的定位精度，文献［４５］中３类分别计算，以提高估距精度；②在三边定位法中使用接收信号强度作为定位的辅助条件，但增加了引入“非线性－跳数”加权因子，使用该因子对估计收稿日期：２０１３０７０５基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１０３２１２）；重庆市自然科学基金资助项目（ＣＳＴＣ．２０

6、１０ＢＢ２２４２）；重庆大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ＣＤＪＺＲ１２１６０００５，ＣＤＪＲＣ１０１６００１０）作者简介：黄智勇（１９７８），男，博士，副教授，主要从事无线传感器网络建模、计算机网络安全研究．Ｅｍａｉｌ：ｚｙｈｕａｎｇ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ７８华南理工大学学报（自然科学版）第４２卷坐标进行加权处理以解决三边定位法容易产生镜像使未知节点位于待估距锚点与辅助估距锚点间的最坐标的问题．小跳数路径上．当存在多个满足该条件的锚点时，应１．１估距方式的改进当选择与待估距锚点间跳数最小的锚点作为类型Ｉ最优辅助估距锚点．未知节点

7、使用这两个锚点间的从统计规律和文献［１２］的论述可知，当某个未平均每跳距离进行距离估算．当不存在这样的锚点知节点处于两锚点间的最小跳数路径上时，使用这时，说明无法进行类型Ｉ的估距计算，这时需判断是两个锚点间的平均跳数来计算这个未知节点到两个否满足类型ＩＩ的估距条件．锚点间的估计距离，所得到的结果更为准确．因此，（２）类型ＩＩ．当前需要测量Ｓ（ｒ）到Ａ（ｉ）间的距文中依据能否寻找到一个锚点，使得它与待估距锚离，但不存在任何一个锚点使得Ｓ（ｒ）在Ａ（ｉ）与该锚点间的最小跳数路径完全包含或者部分包含当前所点间的最小跳数路径上，即不满足估距方式Ｉ的要需

8、估算的距离来对估距方式进行分类，使未知节点求．观察图１可知，Ｓ（ｒ）到Ａ（ｉ）间的跳数由两部分组能够针对当前所需估算的距离选择与之相关的平均每跳距离，