一种基于球面坐标的无线传感器网络三维定位机制

 节点定位作为无线传感器网络应用支撑技术之一,一直备受学术界和工业界的关注.现有的大多数定位算法针对平面应用而设计,无法满足三维空间应用.针对目前三维空间定位算法的不足,本文提出了一种基于球面坐标的动态定位机制,将定位问题抽象为多元线性方程组求解问题,最终利用克莱姆法则解决多解、无解问题.仿真结果表明,当在100*100*100m³的仿真场景内部署100个传感器节点,通信半径为10m、锚节点密度为10%时,相对定位误差为50.7%.在算法中引入了最小二乘法理论来估算节点位置以及结果过滤策略以减小定位误差,试验结果表明,改进后的算法性能提高了32.2%.     

3D-RABLC：一种基于LQI置信度的三维空间定位求精算法

提出一种基于LQI置信度的三维空间定位求精算法(3D-RABLC)。通过大量节点实验,获得节点间一跳RSSI值与距离的关系、LQI与分组错误率的关系,依此划分LQI置信度,对测得的RSSI值进行过滤,建立三维多跳求精模型或弥补求精方法对置信度低的RSSI值进行修正。节点实验表明,该算法大大降低了RSSI测距误差,比已有三维定位算法具有更好的定位精度。     

基于平均跳距修正的三维DV-Hop定位算法研究

本文在基于三维DV-Hop定位算法的基础上,提出了一种基于平均跳距修正的三维DV-Hop定位算法.该算法除了将DV-Hop定位算法从二维空间扩展到三维空间以外,还对未知节点到锚节点的平均每跳距离作了相应的修正,仿真结果表明:与原始算法相比改进后的算法定位精度有了一定提高.     

基于RSSI无线传感器网络空间定位算法

RSSI测距技术在实际应用环境中,由于多径、绕射、障碍物等因素,无线电传播路径损耗使得定位过程中产生距离误差.通过对三维空间定位过程中产生距离误差区域进行分析,提出了基于RSSI新的空间定位算法ERSS,该定位算法计算简单,定位过程中节点间不增加通信开销,无需硬件扩展.仿真实验表明该算法较普通的基于RSSI的测距方法定位精度和响应时间有了明显的改进,适合在通信开销小、硬件要求低的传感器网络节点上应用.     

一种具有连续跳数值的三维DV-Hop改进算法

设计精确的定位算法是无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）的研究热点.针对DV-Hop（Distance Vector-Hop）定位算法中节点间距离估计误差较大导致定位不精确的问题,提出了一种具有连续跳数值的三维DV-Hop改进算法.探究了邻居节点间的距离与相应节点位置和通信半径构成的相交球体体积之间的关系,提出了连续跳数值的定义,并通过参数修正给出了其计算方法.通过仿真实验探究了网络环境对参数的影响并确定了参数的取值,使用连续跳数值代替DV-Hop算法中的跳数来降低节点间距离估计误差.仿真实验表明,该算法在不增加算法复杂度以及额外硬件的情况下有效地降低了定位误差.     

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。     

基于平均跳距修正的无线传感器网络节点迭代定位算法

针对无需测距DV-Hop定位算法存在较大定位误差的问题,从3个方面对其进行了改进:采用最小二乘法准则校正了信标节点间的平均每跳距离;基于对多信标节点平均每跳距离的加权处理修正了用于位置估计的平均每跳距离;通过设定定位精度门限,给出了对估计的定位节点坐标进行迭代求精的数值方法.给出了改进定位算法的实现流程,并对算法的性能进行了仿真研究.仿真结果表明,在适当增加节点计算量和通信开销的条件下,改进算法的定位精度和精度稳定性有明显改善,是一种可行的无线传感器网络节点定位的解决方案.     

基于萤火虫群的无线传感器网络节点定位方法

针对无线传感器网络中节点定位精度不高的问题,基于萤火虫群算法提出了一种新的定位方法(Node Localization based on Glowworm Swarm,NLGS).该方法首先结合锚点信息,给出了三维空间下未知节点位置的计算方法和误差优化模型,并利用萤火虫群算法对目标函数进行求解,以达到快速收敛的目的.通过利用OPNET进行仿真实验,研究了影响该方法的关键因素.实验结果表明,相比于其他算法,NLGS具有较好的适应性.     

基于RSSI的无线传感器网络距离修正定位算法

节点自身定位是无线传感器网络目标定位的基础。无线传感器网络节点定位算法包括基于距离和距离无关两类。其中基于RSSI的定位算法由于实现简单而被广泛使用,但RSSI方法的测距误差较大,从而影响了节点定位精度。提出了一种基于RSSI的无线传感器网络距离修正定位算法。该算法通过RSSI测距,计算近似质心的位置,以此为参考点进行距离修正,然后确定节点的位置。仿真结果表明该算法可以提高节点定位精度。     

基于距离连通性规则的传感器网络安全定位算法

在存在恶意攻击存环境条件下，针对传感器网络中节点的自定位问题，提出一种基于距离和连通性校验的安全定位算法。通过对传感器网络中节点间的距离和连通性进行分析，获得节点间具有的基本关系并建立相应位置校验规则。从而确定并删除恶意攻击节点，进而重新利用定位算法进行定位。算法以MDS定位设计为参照，仿真结果表明，该算法对于节点随机部署均匀分布的静态传感器网络，通过选择合适的参数，对攻击点能够获得高于98％的探测率且误探测率低于6％。从而能有效地抵御虫孔、女巫、泛洪和注入错误位置数据等恶意攻击对MDS定位性能的影响，使节点定位系统在恶意攻击存在的条件下，仍能有效地确定节点位置。     

无线传感器网络混合定位技术研究

在大规模复杂无线传感器网络中往往采用多种节点定位技术,在此结合现有无线传感器定位技术的现状,提出了一种混合定位技术以实现不同定位方法之间的互补。一方面利用RSSI定位弥补TDOA定位覆盖范围小的缺点;另一方面将测距信息引入到非测距定位DV—Hop算法中,用RSSI测距模型来提高DV-Hop算法中定位节点与信标节点间有效距离的精度。实验结果表明,该混合定位技术实现了TDOA,RSSI以及DV-HOP等定位技术的融合,有效地提高了复杂大规模无线传感器网络的节点定位精度。     

A new load balancing and data collection algorithm for energy saving in wireless sensor networks

Data gathering is a major function of many applications in wireless sensor networks. The most important issue in designing a data gathering algorithm is how to save energy of sensor nodes while meeting the requirements of special applications or users. Wireless sensor networks are characterized by centralized data gathering, multi-hop communication and many to one traffic pattern. These three characteristics can lead to severe packet collision, network congestion and packet loss, and even result in hot-spots of energy consumption thus causing premature death of sensor nodes and entire network. In this paper, we propose a load balance data gathering algorithm that classifies sensor nodes into different layers according to their distance to sink node and furthermore, divides the sense zone into several clusters. Routing trees are established between sensor node and sink depending on the energy metric and communication cost. For saving energy consumption, the target of data aggregation scheme is adopted as well. Analysis and simulation results show that the algorithm we proposed provides more uniform energy consumption among sensor nodes and can prolong the lifetime of sensor networks.     

一种新的无线传感器网络定位算法研究

针对传统无线传感器网络定位算法平均误差大、节点能耗过高、定位精度不够理想等缺陷,提出了一种新的无线传感器网络定位算法IMDV-Hop.该算法引进了局部跳数Si和修正因子δ-i,用修正因子-δi对局部跳数进行修正,使待定位节点到锚节点的平均跳数更加符合实际情况;通过权衡定位精度和能耗,分三种情况计算了平均每跳间距,使得平均每跳间距更接近于真实值.仿真实验结果表明IMDV-Hop算法平均定位误差低,具有较小的通信开销,在非规则网络中可达到较好的定位精度.     

基于节点信任值的安全层次路由协议

由于无线传感器网络容易受到攻击,所以保证无线传感器在网络数据传输过程中的路由安全是必要的,文中提出一种基于节点信任值、节点度和距离的簇头选举算法,进行路由主干节点的可信选举,建立安全可信的层次路由。仿真结果表明,该算法可有效评估节点的信任值,解决了节点失效或被俘获所导致的层次路由安全问题。     

改进的自适应物联网技术节能优化控制仿真

研究异构传感网节能优化拓扑控制优化问题.在异构传感器网络中,每个传感器节点普遍存在初始能量异构,节点在无线通信过程中通信链路异构等异构现象.为了延长网络的生存期,提出一种自适应优化异构无线传感器网络拓扑结构控制算法.算法主要难点技术问题在于对参数E的选择控制问题.该算法基于传输数据跳数和相邻传感器之间通信距离,依据相似三角形几何原理,结合具体应用场景对传感器节点的分簇、成簇等操作进行自适应优化控制.仿真实验表明,改进的算法可以高效控制给定数据采集监测区域所有节点的网络拓扑同时极大地延长了异构传感网的生命周期.     

无线传感器网络传输错误统计的测距算法

无线传感器网络的拓扑结构是动态变化的,因此网络中节点的定位至关重要。提出了一种以传输错误统计方式实现节点间距离计算的方法。通过计算不同功率下节点间传输数据包的PLR(包损率)值,得到统计PLR值,对节点间距离进行计算。在Matlab环境下对此算法仿真,仿真结果表明,此算法呈近似线性函数特性,算法机制简单明了。     

多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制算法

针对非均匀分布的无线传感网的生存时间问题,提出多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制(NPCAOL_MC)算法。该算法采用K-means算法确定网络的簇个数和对应每个簇的节点,利用近邻算法评估每个簇的节点密度,确定簇的最优通信距离。结合Friss自由空间模型计算当前簇的最优发送功率。Sink节点广播通知其他节点,如果是同一簇内的节点相互通信,则采用簇最优功率发送数据,否则采用默认最大发送功率发送数据。仿真结果表明,利用NPCAOL_MC算法可以分析整个网络节点的位置信息,采用簇最优发送功率发送数据,从而提高生存时间,并使能耗经济有效。在密度分布不均的无线传感网中,NPCAOL_MC比采用固定发送功率的Ratio_w算法更优。     

改进的无线传感器节点定位算法

由于无线传感器网络具有其它网络不可比拟的各种优势,使得它在很多领域都有广泛的应用。对于无线传感器网络中的未知节点本身的定位工作是网络的各项应用的基础。本文主要分析无线传感器网络的节点定位技术,研究已有的定位算法,并根据现有算法提出一种改进的分布式的节点定位算法。该算法使用RSSI方法测距,无需增加新的硬件设备,通过分布式的算法来提高效率降低能耗,利用多次定位的平均值提高定位精度,降低了网络中的能量消耗,延长网络寿命。     

无线传感网络中基于蚁群的路由算法

In the wireless sensor networks, high efficient data routing for the limited energy resource networks is an important issue. By introducing Ant-colony algorithm, this paper proposes the wireless sensor network routing algorithm based on LEACH. During the construction of sensor network clusters, to avoid the node premature death because of the energy consumption, only the nodes whose residual energy is higher than the average energy can be chosen as the cluster heads. The method of repeated division is used to divide the clusters in sensor networks so that the numbers of the nodes in each cluster are balanced. The basic thought of ant-colony algorithm is adopted to realize the data routing between the cluster heads and sink nodes, and the maintenance of routing. The analysis and simulation showed that the proposed routing protocol not only can reduce the energy consumption, balance the energy consumption between nodes, but also prolong the network lifetime.