一种改进的传感器节点多维标度定位算法

传感器节点的位置信息在无线传感器网络的监测活动等应用中起着至关重要的作用,而实现节点定位较好的方法是采用定位算法进行估计,因此定位算法的研究是目前热门的研究课题之一.本文主要研究分析了分布式加权多维标度定位算法,针对其不能适应网络连通度变化、网络拓扑不规则且收敛速度较慢等不足,提出了一种改进算法.该算法采用的加权机制与邻居选择机制综合考虑1跳邻居数目、节点自身定位精度与测距误差,并且引入最速下降法优化其目标代价函数.实验结果表明:在相同的实验环境下改进算法与原算法相比,在定位精度提高的情况下对不规则、大规模网络有很好的适应性且有更好的鲁棒性.     

一种基于共线度的无线传感器网络定位算法

为了充分考虑锚节点之间以及锚节点与未知节点之间拓扑关系对无线传感器网络定位精度的影响,我们引入了共线度的概念并将其应用到多跳网络的节点定位中,在此基础上提出了一种基于共线度的无线传感器网络定位算法(CBLA).该算法首先动态地调节未知节点能够收集到的邻居锚节点信息,再通过共线度参数挑选网络中好的锚节点组进行位置估计,最后通过加权估计机制来得到最终的节点位置估计.理论分析和仿真结果表明,在规则网络中CBLA算法定位误差较小,最优情况下能够达到6%,在非规则网络中仍可达到较好的定位精度.     

无线传感器网络中基于RSSI的加权DV-HOP定位方法

节点位置是无线传感器网络应用不可缺少的信息。DV-HOP算法是一种常见的无线传感器网络节点自定位算法。标准DV-HOP算法在计算跳数时并未根据邻居节点间距离对跳数进行加权处理,导致当邻居节点间距离差别较大时算法定位精度低的问题。从RSSI的耗散模型可看出,RRSI可以作为距离的比征,提出一种基于RSSI的DV-HOP加权算法。该算法基于节点接收信标节点位置元组时的信号强度（RSSI）对邻居节点间跳数进行加权处理,将节点间的跳数与距离相关联。仿真实验结果证明该加权算法可大大提高定位精度。     

结合极大似然距离估计的MDS-MAP节点定位算法

基于多维定标的定位算法通常利用节点间的最短路径长度代替欧式距离构建距离矩阵,当网络拓扑结构不规则时,会导致较大的定位误差。针对这一问题,提出了一种结合极大似然距离估计和多维定标的节点定位算法MDS-MAP（MLE）。算法将待测节点的一跳邻居节点信息作为极大似然方法的输入,利用与邻居节点的距离信息计算待测节点的相对坐标,然后根据已知锚节点的坐标,将所有节点的相对坐标映射为绝对坐标。实验结果表明,针对规则网络和不规则网络,MDS-MAP （MLE）算法均可取得较好的定位精度,且当网络连通度在一定范围内变化时,定位误差可保持在较低的稳定区间内。     

基于连通度的分布式加权多维尺度节点定位算法

研究了迭代优化方法在无线传感器网络节点定位中的应用,针对多维尺度分析定位技术和传统的梯度迭代优化方法,根据数值实验确定了迭代步长和网络连通度之间的函数关系,提出了一种基于连通度的分布式多维尺度分析节点定位算法(a connectivity-based distributed weighted multidimensional scaling algorithm,简称dwMDS(C)).该算法首先根据网络的平均连通度确定迭代步长,然后对每个未知节点的局部代价函数进行优化求解.实验表明该迭代算法收敛快速且稳定,比基于SMACOF算法的dwMDS(G)算法在定位精度上有明显的提高.     

无线传感器网络中一种基于多维定标的迭代定位算法

针对基于经典多维定标的MDS-MAP算法在定位精度与矩阵计算复杂度方面的不足,提出一种基于多维定标的迭代定位算法.该算法仅使用节点间的一跳距离,通过新的多维定标的迭代算法进行定位.该算法复杂度不高,理论分析和仿真结果表明,在规则网络中定位误差较小,最优情况下误差可以小于5%,在非规则网络中仍可达到较好的定位精度.     

改进的无线传感器网络节点定位算法

为了减小无线传感器网络(WSN)节点定位中非视距传播误差产生的影响,提高节点定位精度,提出一种基于残差加权的牛顿迭代定位算法。先利用残差加权算法定位,得到未知节点的初步位置,再将该节点位置作为牛顿迭代定位算法的初始值进行迭代计算,最终得到更为精确的节点位置。仿真实验结果表明,该算法能有效地抑制非视距传播误差的影响,提高传感器网络节点定位的精度,且性能稳定。     

无线传感器网络中四面体三维质心定位算法

在研究普通三维质心定位算法和APIT-3D定位算法的基础上,提出了一种新无线传感器网络定位算法,即四面体三维质心定位算法。为降低计算复杂度,该算法用三维质心迭代算法代替了APIT-3D定位算法中的网格扫描算法,并在节点分布不均匀和低连通度的情况下,使用RSSI均值加权质心定位算法以提高节点覆盖率。仿真实验表明:该算法在无线传感器网络连通度低或节点分布不均匀时能获得较好的定位精度和定位覆盖率,并且与APIT-3D定位算法相比有效降低了计算复杂度。     

多节点协作迭代求精的WSNs加权质心定位算法

为解决无线传感器网络中质心算法对锚节点密度要求较高和定位精度过度依赖锚节点分布的问题,提出了一种多节点协作迭代求精的WSNs加权质心定位算法.该算法采用加权质心估算初始坐标,以请求二跳锚节点的方式增加可用锚节点,由锚节点以多边测距方式估算待定位节点的实际坐标与估算坐标的差值,迭代调整估算坐标,提高定位精度.实验结果表明,与普通加权质心算法相比较,该算法具有更高的定位精度和定位覆盖度.     

基于DV-Hop定位算法的改进

针对DV-Hop算法采用跳数乘以平均每跳跳距估算节点间的跳距,利用三边测量法或极大似然估计法估算节点坐标信息,算法过程存在缺陷从而造成定位误差过高的问题。为此提出一种基于节点密度区域划分的DV-Hop改进算法（DZDV-Hop）,依据网络的连通度和节点密度限制参与估算的信标节点的跳数,采用加权质心法估算定位坐标。Matlab仿真测试结果表明,在相同的网络硬件和拓扑结构环境下,改进后的算法能有效地减少节点通信量,且平均定位误差率比传统的DV-Hop算法减少了13.6%左右,提高了定位精度。     

基于超级节点的分布式传感器节点定位算法

针对无线传感器网络中数目庞大的传感器节点难以进行有效定位的问题,提出一种分布式的传感器节点迭代定位算法.基于整个网络中相互重叠的子图,该算法的每一步迭代涉及两个步骤:一是每个子图内的高效定位,二是相邻子图之间的局部一致.对于每个子图,采用共轭梯度法对节点进行局部定位;之后,对相邻子图重叠区域内节点的局部位置进行融合平均.这两个步骤持续进行,直至满足迭代终止条件.仿真实验表明,与现有分布式算法相比,所提出算法的定位误差降低了一个数量级,能够对大规模的无线传感器网络进行高效定位.     

基于改进平均跳距和位置修正DV—HOP定位算法

针对传统DV—HOP算法在锚节点随机分布情况下定位误差和计算量较大的问题,提出了基于改进的平均跳距和位置修正的DV—HOP定位算法,根据节点的分布情况,锚节点计算其权值来动态调整其平均跳距,同时引入位置修正因子对用2种方法得到的位置信息进行修正,减少了定位误差,提高定位精度。仿真结果表明,改进算法在不同的锚节点数和不同的锚节点比例情况下都有较好性能,和传统DV—HOP算法相比定位误差明显减小,定位精度明显提高。     

基于RSSI加权质心和GASA优化的WSN定位算法

针对无线传感器网络节点在自身定位中广泛存在较大的定位误差的问题,提出一种基于RSSI加权质心和GASA优化的无线传感器网络定位算法。该算法假设无线传感器网络中存在一定比例的位置已知的锚节点,利用RSSI加权质心算法计算未知节点与锚节点间的距离,建立以未知节点位置为参数的数学模型,用GASA优化算法计算最优解从而获得未知节点的位置,实现未知节点自身的定位。仿真实验的结果表明,当锚节点个数为30,算法的平均定位误差在10%以内,比RSSI加权质心算法降低了10%~15.5%左右,并且随着节点个数的增加平均定位误差降低。     

基于接收信号强度指示的误差自校正定位算法

节点定位是无线传感器网络应用的关键技术。为了有效抑制各种环境干扰因素对未知节点定位精度的影响,提出一种基于接收信号强度的误差自校正定位算法。该算法通过信标节点之间的测距找出校正节点,用校正节点和质心信标节点的实际位置求得测距距离和实际距离,利用校正节点的误差自校正因子替换未知节点的测距误差因子,对测距误差进行补偿,最后利用加权质心方法确定未知节点的最终位置。仿真结果表明,该算法降低了测距误差对定位的影响,提高了定位精度,具有普遍应用价值。     

无线传感器网络DV-hop定位算法的改进

 DV-hop算法是无线传感器网络中典型的非测距定位算法,其核心思想是将平均跳距与跳数的乘积作为2个节点间的距离,即采用节点间跳段距离代替实际直线距离参与位置计算。跳段距离计算过程中的误差累计是影响DV-hop算法定位精度的主要因素。本文提出基于门限跳数的信标节点选择策略和基于权的平均跳距优化策略,通过这2种策略减少跳段距离计算过程中的误差累计,提高定位精度。改进后的DV-hop算法通过门限跳数优化信标节点的选取,仅将小于门限跳数的信标节点当作位置计算的有效节点,从跳数角度减少了误差累计;此外,改进后的DV-hop算法在未知节点平均跳距选取上,以最佳跳距替代最近信标节点的平均跳距,更加真实地反映了实际距离,从平均跳距角度减少了误差累计。仿真结果表明,改进后的算法在不同的信标节点数、不同的节点通信半径以及不同的节点稀疏程度下,均能得到更高的定位精度。     

基于动态信标生成树的传感器定位算法

节点定位是无线传感器网络中一个基础但十分重要的研究方向。实际应用场景中,传感器节点大多被随机部署,分布往往疏密不均。现存的定位算法对节点的分布密度没有敏感性,如果算法在节点密集区域和稀疏区域使用相同的定位策略,就会造成密度大的区域定位精度低,分布相对稀疏的区域定位率低,信标节点的能量得不到最大化利用等问题。针对这些问题,提出了一种基于节点密度进行定位的生成信标树算法（GBT）。信标节点组沿着规划好的路径对节点进行遍历,实现节点的全定位。通过与其他规划动态信标节点路径算法比较,证明了GBT算法在定位时间、定位精度和对信标节点能量的充分利用上均有所改善。     

WSNs中基于粒子群优化的节点定位算法

节点定位是无线传感器网络(WSNs)的关键技术之一.接收信号强度指示(RSSI)测距技术以其不需增加任何额外的硬件设备的特点在节点定位中得到广泛应用.为了提高定位精度,在RSSI测距的基础上,提出将粒子群优化算法( PSO)引入节点定位中.首先由RSSI测得未知节点与锚节点的距离,然后应用PSO算法计算出未知节点的估计...     

基于最小误差平方和的无线传感器网络多边定位算法

多边定位算法是无线传感器网络节点定位中常用的定位算法。针对相关文献提出的多边定位算法中盲节点坐标估计值和节点编号有关的问题,提出了一种基于最小误差平方和的多边定位算法。不同的参考节点作为消元对象产生的误差平方和不同,通过选取误差平方和最小值来确定位置最优估计值。结合CC2430芯片,设计了定位实验,并在上位机进行了数据分析。实验结果表明：该定位算法可以有效地降低定位误差,最大定位精度提高达到3.6m。     

基于多AUV协作的稀疏水下传感网定位技术研究

如何在稀疏部署的水下传感器网络中实现传感器节点的高效定位是一个研究热点.提出了一种基于多个移动AUV协作的水下传感器网络内节点定位机制,利用AUV的精确自导航功能实现对网内未知位置节点的定位协助.提出的协作定位算法扩展了水下传感器网络的网内节点位置迭代估计方法,将信标节点和多AUV联合作为定位参考点,然后推导了基于最小二乘法的定位估计方程.仿真结果验证了该方法可以在定位节点比例、归一化定位误差和平均置信度等几个方面提高定位性能.     

基于平均跳距估计和位置修正的DV-Hop定位算法

针对传统DV-Hop定位算法只考虑了最近一个锚节点估计的平均跳距,而导致定位误差较大这一问题,提出了一种基于平均跳距估计和位置修正的改进DV-Hop定位算法.改进算法在计算未知节点到各个锚节点距离时,考虑到离该未知节点最近的锚节点到其它锚节点的距离及跳数的不同,计算出不同的平均跳距,使其更接近于实际平均跳距,另外,改进算法还对初步定位结果进行了循环位置修正.仿真结果表明,与传统DV-Hop算法相比,改进算法在不需要增加节点的硬件开销的基础上能更有效地提高定位精度,并且算法简单,计算量小,是无线传感器网络中节点定位的一种实用方案.