基于节点密度的改进型DV-Hop算法

DV-Hop定位算法是无线传感器网络中一种常用的基于非测距定位技术,该算法使用平均跳距表示实际距离,在实际应用中造成很大的误差和节点能耗。为此,分析了加权的DV-Hop定位算法,提出了基于节点密度的定位算法,根据未知节点的邻居节点数,修正了平均跳距。仿真结果证明,加权DV-HOP在定位精度上比DV-HOP算法提高了5.3%,基于节点密度的定位算法在功耗上比DV-HOP算法减少了20.7%。     

基于角度和与卡尔曼自适应的APIT室内定位算法

提出一种在近似三角形内点测试(APIT)算法中,利用未知节点与顶点连线夹角之和来判断未知节点与三角形的位置关系的改进算法。通过Matlab仿真证明,在定位环境稳定的情况下,算法速度有所提升,并且位置关系判断误差降低,定位精度上升,对APIT算法的性能有所提升。     

基于静态无线传感器网络的APIT改进算法

在静态无线传感器网络中,传统的APIT算法认为未知节点是在由锚节点组成的三角形内部的,在这种前提下得到未知节点的位置判断结论的判断存在着很大的位置判别误差,从而影响了未知节点定位的精度,为了减少这种判别错误的出现,在传统APIT算法的基础上提出了一种基于三角形面积判别的方法,同时通过对能量值加权的质心算法估计出未知节点的坐标。同时通过Matlab对算法进行了仿真比较,该方法在一定程度上提高了定位精度,减少了估计误差。     

基于临近锚节点修正的DBSCAN聚类加权定位算法

为了提高无线传感器网络节点的定位精确度,给出一种基于临近锚节点修正(CAAN)的具有噪声的基于密度的聚类(DBSCAN)加权定位算法。首先,在未知节点通信范围内的锚节点中选择三个构成三角形,证明当未知节点处在此三角形外接圆圆心位置时定位误差最小,然后据此选择合适的锚节点,结合滤波后的接收信号强度指示(RSSI)值进行定位计算,并利用DBSCAN聚类算法剔除误差较大的值。其次,把聚类后所得簇的核心点个数当作权值,采用加权定位算法得到未知节点的初始坐标。最后,计算锚节点坐标与初始坐标间的距离,选择临近的锚节点修正初始坐标,使最终的定位结果更加精确。仿真结果表明：相比于加权质心定位算法和基于RSSI测距滤波优化的加权质心定位算法,所给算法的定位精确度分别提高了69.55%和38.64%。     

无线传感器节点定位技术的研究及改进

无线传感器网络节点数量大且均随机分布的特点,导致了传统DV-HOP算法中计算距离所用的锚节点平均跳距及未知节点校正值存在较大误差。针对以上问题,本文提出了锚节点平均跳距的修正及校正值计算的改进算法,提高了定位精度,减小了计算量,增强了定位实时性。     

无线传感器网络基于APIT的混合定位算法

为了克服定位算法近似三角形内点测试法(approximate point-in-triangulation teat,APIT)的误差影响,将接收信号强度指示器(received signal strength indicator,RSSI)测距与APIT相结合,提出了APIT算法的改进算法-RAPIT(RSSI and APIT)定位算法.该算法引入限定距离的概念,将引起误差的节点的位置限定在以锚节点为圆心,以限定距离为半径的圆的重叠区域内.实验证明,该算法有效减少了误差,提高了定位覆盖度.     

基于向量积同向技术的改进APIT定位算法

近似三角形内点测试（APIT）定位算法在用最佳三角形内点测试法测试时容易产生in-to-out和out-to-in错误,影响定位精度。为了解决这一问题,提出了一种基于向量积同向技术的改进APIT定位算法。采用接收信号强度指示定位算法实现节点的初步定位,然后用向量积同向技术代替内点测试法,提高了定位效率;在MATLAB仿真平台上进行仿真,取得了APIT定位算法和改进APIT定位算法各自产生的定位误差数据。结果表明,在信标节点比例不同的情况下,改进的APIT算法定位精度明显优于APIT算法。     

应用三维弹簧系统模型的锚节点部署优化

为使随机部署的三维无线传感器网络中锚节点的分布更加合理,提高未知节点定位精度,针对锚节点部署进行优化。通过构建弹簧系统模型,将锚节点抽象为通过弹簧相连接的点,使部分锚节点在合力作用下进行伸缩运动,达到提高网络性能的目的。当锚节点部署优化完成后,应用近似三角形内点测试( APIT)和DV-HOP( Distance Vector-hop)算法测试优化前后的节点定位精度。仿真结果表明,三维空间下的锚节点经过弹簧系统模型的部署优化后,锚节点网络覆盖率和定位覆盖率均得到了提高,网络平均连通度有所提升,且定位精度显著提高。     

航天发射场电力传输线WSN定位算法与仿真

为了准确、快速地查找航天发射场电力传输线故障的位置,在电力传输线上安装传感器用于故障定位。由于这些传感器呈线性分布,所以采用传统的DV-Hop算法进行传感器节点定位时,会导致定位失效。为此,提出一种改进的DV-Hop定位算法,该算法将电力传输线上的传感器等间距分布,计算最小跳步获得未知节点到信标节点的物理距离,采用双曲线定位算法求解出未知节点的坐标位置。最后,通过应用仿真,结果表明：改进的DV-HOP算法比传统的其他传感器定位算法的定位精确度高,且性能更加稳定,能够实现发射场电力传输线故障的快速、准确定位。     

基于区域划分和余弦定理的DV-Hop算法改进

针对传统距离向量-跳段定位算法(Distance Vector-Hop,DV-HOP)存在的节点密度分布不均引起误差比较大的问题,根据DV-Hop算法特性,采用余弦定理,证明节点密度越大所得定位坐标越准确,使用余弦定理减少在节点密度过大时因空间角度导致节点路径曲折过多而引起的误差,同时提出一种区域划分的改进算法,减少在节点密度较小区域的误差;利用接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)对跳数进行量化分级处理,改善实际距离与计算出的距离相差过大的情况;最后采用最小二乘法估计未知节点坐标。仿真表明,所提出的算法与传统的DV-Hop算法相比,误差有一定的减少。     

The Performance Evaluation of Hybrid Localization Algorithm in Wireless Sensor Networks

As one of the key techniques in wireless sensor networks (WSN), localization algorithm has been a research hot topic and indispensable function in most wireless applications. In order to promote localization accuracy and efficiency, a lot of localization algorithms with different performances and computation complexities have been proposed. The paper discusses the drawbacks of some typical works on localization, and proposes a hybrid localization algorithm integrated with approximate point in triangle (APIT) and distance vector-hop (DV-HOP). To address the positioning accuracy and coverage rate, the objectives of this paper are three folds: firstly, adopting angle detection to determine the exact direction of unknown nodes. Then, the APIT algorithm is adopted over all unknown nodes within the triangle and its localization error is reduced from 14.7215 m in conventional APIT to 3.2348 m in the considered scenario. Finally, the DV-HOP algorithm is adopted with different weights for the nodes within the minimum hops, and localizes the rest unknown nodes in WSN with localization accuracy increased by 49%.     

基于DV-HOP的改进算法及仿真

节点定位技术是无线传感器网络中的关键技术之一。为了提高节点定位精度,在DV-HOP算法的基础上提出两种改进措施:锚节点规划部署和加权算法,改进后的算法统称为加权DV-HOP。在新算法的基础上建立Matlab仿真模型。仿真结果表明加权DV-HOP算法,在相同的锚节点数量和锚节点无线覆盖范围下,节点定位精度约提高10%。     

无线传感器网络一种改进的convex定位算法

以convex(凸规划)定位算法为基础,针对range-free定位算法中anchor(已知节点)比例低带来的定位精度低、网络覆盖率低的问题,提出了二跳信息改进定位算法。该算法中,未知节点在通信中加入自身邻居anchor的ID和位置信息并发送给邻居节点,相应的邻居节点从中确定自己的二跳邻居anchor,并利用二跳邻居anchor的二跳通信范围来减小未知节点的可能存在区域,进而提高未知节点的定位精度。仿真表明,二跳信息改进定位算法在anchor节点比例较低情况下能有效提高定位精度,而在anchor节点比例较高时接近原convex算法定位精度,并且网络规模越大这种提高越显著。     

An improvement of DV-Hop localization algorithm for wireless sensor networks

An improved DV-HOP localization algorithm is proposed based on the traditional DV-HOP localization algorithm in the paper. There will be a big error that using the nearest anchor node’s average hop distance instead of the average hop distance of all the anchor nodes that involved in the localizing in the traditional DV-HOP localization algorithm. Therefore, the improved algorithm introduces threshold M, it uses the weighted average hop distances of anchor nodes within M hops to calculate the average hop distance of unknown nodes. In addition, the positioning results are corrected in the improved algorithm. The simulation results show that the new localization algorithm effectively improves the positioning accuracy compared with the traditional DV-HOP localization algorithm, it is an effective localization algorithm in the wireless sensor networks.     

多LED照明节点的室内可见光定位方法研究

针对室内复杂环境和室内照明节点拓扑结构对可见光定位精度的影响,基于近似完美三角点测试(APIT)算法设计了一种多LED照明节点的可见光室内定位方法。该方法利用信号传输时间作为节点间距大小的判断凭证,结合APIT定位算法,实现室内可见光定位。仿真结果表明:该定位方法的定位误差在0.24 m左右浮动,在保证了定位精度的基础上,精简了定位设备成本,并提升了定位算法的计算效率,使得定位系统在实际场景中的应用更具稳定性与适用性。     

传感器网络的粒子群优化定位算法

无线传感器网络定位问题是一个基于不同距离或路径测量值的优化问题。由于传统的节点定位算法采用最小二乘法求解非线性方程组时很容易受到测距误差的影响,为了提高节点的定位精度,将粒子群优化算法引入到传感器网络定位中,提出了一种传感器网络的粒子群优化定位算法。该算法利用未知节点接收到的锚节点的距离信息,通过迭代方法搜索未知节点位置。仿真结果表明,该算法有效地抑制了测距误差累积对定位精度的影响,提高了节点的定位精度。     

Research on mobile strategy of anchor node based on weighted virtual force model

The existing mobility strategy of the anchor node in wireless sensor network (WSN) has the shortcomings of too long moving path and low positioning accuracy when the anchor node traverses the network voids area.A new mobility strategy of WSN anchor node was proposed based on an improved virtual forces model.The number of neighbor nodes and the distance between the neighbor nodes to the anchor nodes were introduced as their own dense weight attributes.The unknown nodes intensity was used as weights to improve the traditional virtual force model.Meantime the distance-measuring error ε was taken into account.The optimal distribution,direction selection,shift step length and fallback strategy of anchor node could be analyzed by the trilateration.Using the number of virtual beacon received by the unknown node and the distance between the unknown node to the anchor node calculate the virtual force.Then according to the virtual force,the direction was chosen and the anchor nodes were moved.Simulation experiments show that the strategy can make the anchor nodes move according to the specific circumstances of unknown node distribution.It has a high positioning accuracy and strong adaptability.It can successfully shorten the path of the anchor node movement and reduce the number of virtual beacon.Moreover it can effectively avoid the anchor node to enter the network voids area and reduce the number of collinear virtual anchor nodes.     

基于定位导航系统的改进无线节点空间定位算法

提出了一套针对无线节点空间定位的修正算法.首先提出了一种抽样后求点估计的方法,消除了GPS信息误差造成的影响,然后通过分治法的策略来选取锚节点,保证锚节点的可靠性,普通节点可以通过锚节点与本身进行定位求概率分布,继而修正拓扑,最后通过一个竞争机制来进行有序的网络拓扑坐标修正.实际测试达到了预期的效果.通过该算法,可以在较低功耗下将无线传感网络的定位精度提高,使得无线传感网络能够适应高定位精度的要求.