传感器网络基于移动信标改进的DV-Hop定位算法

无线传感器网络节点定位算法的精度多依赖于信标节点的密度,但信标节点成本高,约为普通节点的100倍以上,为了降低定位的成本,提出了一种基于移动信标和DV-Hop的无线传感器网络节点定位算法(MBWDV-Hop)。该算法在DV-Hop定位算法的基础上,利用一个移动的信标节点在网络中按预定的路径移动并不断地广播自己的位置信息,形成多个虚拟信标,未知节点记录到每个虚拟信标的跳数,并采用加权处理的方法计算平均跳距及其与各虚拟信标的距离,最后利用三边测量法计算未知节点的位置信息,实现节点精确定位。由于只采用一个移动信标,降低了定位的成本和布网的复杂度。最后通过仿真证明算法可以提高定位精度,降低定位成本,提高了定位的效率。     

基于单个移动信标节点的路径规划方法

针对现有路径规划方法没有充分考虑到网络内未知节点的分布情况,存在定位覆盖率低且网络成本高的问题,设计了一种基于单个移动信标节点的路径规划方法。首先通过网络内未知节点的分布情况确定虚拟信标节点的位置以及数目;然后提出了一种基于高斯递减策略的非线性动态变化收敛因子改进灰狼优化算法,用于TSP求解路径规划问题,获得移动信标节点最短移动路径。仿真结果表明,该方法有效地提高了网络内未知节点的定位覆盖率,并且有效节省了网络成本。     

一种基于CKF的无线传感器网络分布式定位算法

为提高无线传感器网络节点定位的精度,降低算法计算复杂性,提出了一种基于容积卡尔曼滤波的无线传感器网络分布式节点定位算法。该算法假定移动锚节点按预定路径在传感区域移动,并周期性广播自身位置信标信息;每个未知位置节点首先收集多个锚节点信标信息及信号强度信息,然后估算出锚节点信标位置与未知节点的距离,最后在未知节点上运用容积卡尔曼滤波算法完成自身位置的分布式定位。仿真结果表明：本文所提算法具有优良的定位性能,定位精度和无迹卡尔曼滤波算法相当,明显优于极大似然估计定位算法,而计算复杂性则低于无迹卡尔曼滤波算法。     

WSNs中一种基于移动信标检测的定位算法

信标节点在无线传感器网络(WSNs)定位技术中起着重要的作用,它作为参考节点决定着被定位目标的位置。在WSNs的实际环境应用中,信标节点可能会因为各种原因发生移动成为不可靠的信标节点,此时依赖不可靠信标节点来定位的未知节点将可能产生较大的定位误差,甚至失去了利用价值。针对信标节点发生移动的问题,提出了一种定位前期的基于可用信标的移动信标检测(BAB—BMD)方案。在节点定位之前,对定位节点收到的所有信标进行检测,并对移动信标重定位计算其可靠度。然后,依据信标可靠度选择可用信标节点进行定位,即基于可用信标的信标择优(BAB—BOS)算法。实验结果表明:BABBMD具有较好的检测准确度,同时采用BAB—BOS定位算法定位准确度要高于未进行移动信标检测的定位准确度和丢弃移动信标的定位准确度。     

WSN中信标节点移动情况下的定位方法研究

定位技术是无线传感器网络的基础理论和关键技术之一.在实际应用中,一些信标节点在部署以后其位置由于各种原因而会发生漂移,由此就使得依赖于这些信标节点来定位的其他节点将无法准确定位,或者产生很大定位误差.本文针对信标节点产生漂移情况下的节点定位问题,提出了一种基于区域划分的信标节点移动检测算法(AD-BMD),在区域划分的基础上,通过两次判定过程将移动的信标节点检测出来,并为每个信标设置了坐标可信度值.为合理利用移动的和未移动的信标节点,提出一种基于信标移动检测的信标择优定位算法(BMD-BOS),通过合理选择信标节点来对其它未知节点进行定位.实验结果证明,AD-BMD算法具有很高的检测正确率和较低错误率,检测效果好于LB和SSV方法.BMD-BOS算法的定位精度远远高于没有进行移动信标检测的定位算法(N-BMD)和将移动信标丢弃的定位算法(D-BMD).     

一种基于分布式协作的WSN定位方法

针对当前无线传感器网络定位算法的不足,在对几种传统定位方式进行局部改进的基础上,提出了一种基于分布式协作的节点定位方法.通过改进策略的独立计算与基于分布式协作的二次综合定位分析,能获得传感器节点的精确位置信息.而后采用基于信标节点角色变换的扩展定位方法,扩展了网络中可定位节点的范围,降低了网络中盲点存在的可能性,使全网节点都可方便进行定位,同时也降低了信标节点计算量.通过仿真实验,证明了该方法的正确性和有效性     

基于遗传算法的WSN移动信标定位及路径求取

针对无线传感器网络中使用移动信标定位问题,提出了基于遗传算法的无线传感器网络移动信标定位及路径求取方法。首先根据区域面积计算出三重覆盖所需的发射信标位置的个数,用遗传算法优化求取信标发射位置,再用流浪旅行商算法获取遍历发射位置点的最优路径,在遍历时基于加权质心算法对传感器节点定位。实验结果表明,该方法可对传感器节点进行高效定位。     

WSN中移动信标辅助的加权质心定位算法

质心算法是一种简单易实现的节点定位方法,但是它的定位精度多依赖于网络中信标节点的密度和分布。针对质心算法这一缺陷,本文提出了一种移动信标节点辅助的加权质心定位算法(MBAWCL)。该算法采用一个飞行的移动信标节点在网络部署区域上空按照设定的路径移动并周期性的广播自己的位置信息;未知节点对所接收信标信号采取一定的筛选机制存储信标信号,然后利用加权质心(WCL)方法计算自己的位置。实验测试证明该算法可以提高节点的定位精度,降低定位成本,提高定位效率。     

无线传感器网络中的节点位置验证方法

节点位置信息是感测数据的重要上下文信息,节点自定位技术是无线传感器网络的支撑技术之一。在基于信标节点的定位技术中,信标节点位置的可靠性是影响网络服务质量的关键因素。针对信标节点位置漂移和恶意信标节点引起定位精度下降的问题,提出了一种基于信誉模型的分布式轻量级节点位置验证方法(ReputationbasedLocationVerification,RLV),通过建立无线传感器网络中的节点位置信誉模型来识别网络中的不可靠信标节点。仿真结果表明信誉模型能够较好的反映节点的定位精度,RLV算法可以探测出95%以上的不可靠信标节点。     

基于移动信标的改进DV-Hop算法

针对DV-Hop定位算法在网络节点密度减小时定位误差明显增大,定位精度严重依赖于网络的联通状况,提出一种新的基于移动信标动态选择的改进DV-Hop定位算法,利用一个移动信标在网络中漫游并广播定位分组信息,提出号位切换的思想对移动信标的位置进行优选,从而通过二次定位来提高节点定位精度.仿真显示,此算法有效的降低了定位成本,提高了定位的效率.     

A localization algorithm for large scale mobile wireless sensor networks: a learning approach

Localization is a crucial problem in wireless sensor networks and most of the localization algorithms given in the literature are non-adaptive and designed for fixed sensor networks. In this paper, we propose a learning based localization algorithm for mobile wireless sensor networks. By this technique, mobility in the network will be discovered by two crucial methods in the beacons: position and distance checks methods. These two methods help to have accurate localization and constrain communication just when it is necessary. The proposed method localizes the nodes based on connectivity information (hop count), which doesn’t need extra hardware and is cost efficient. The experimental results show that the proposed algorithm is scalable with a small set of beacons in large scale network with a high density of nodes. The given algorithm is fast and free from a pre-deployment requirement. The simulation results show the high performance of the proposed algorithm.     

一种基于误差修正的改进DV-Hop算法

节点定位技术是无线传感器网络中的一项关键技术,针对DV-Hop算法对不规则随机分布网络定位误差较大的问题,提出了一种基于误差修正的改进算法。该算法借鉴差分GPS思想,在DV-Hop算法距离估计阶段,利用信标节点的误差差分修正估计距离;同时充分考虑网络实际,通过多信标误差加权的方式获得估计距离修正值,以提高算法定位精度。通过仿真研究验证了改进算法的有效性。     

基于Cricket传感器网络室内定位系统的设计与实现

在高精度传感器网络室内定位系统中,基于到达时间差的定位系统得到了越来越普遍的研究。以Cricket传感器为载体,根据射频和超声波信号的传输特性以及信标布局的特点设计了一种改进的通信机制,不但提高了传感器网络通信质量的而且也降低了传感器节点的能量消耗。并提出了一种与传感器工作机制相关且误差限制在1 cm以内的计算距离的方法;最后根据信标节点与接收器之间的几何关系,实现了满足室内环境下接收器移动性需要的位置计算算法。     

基于遗传模拟退火算法的无线传感器网络定位算法

无线传感器网络定位问题本质上是一个基于不同的距离或路径测量方法的优化问题.第一次提出了基于遗传模拟退火算法的无线传感器网络定位算法GASA-Hop,它是将遗传模拟退火算法作为DV-Hop的后期优化.其中,DV-Hop用来估计未知节点与锚节点的测量距离,GASA用来最小化与DV-Hop相关的适应度函数.仿真结果表明,本算法定位精度高、条件简单,比较适合无线传感器网络的节点定位.     

基于最优信标组的扩展卡尔曼定位算法

节点定位是无线传感网的关键技术之一.针对传统的基于RSSI的定位算法精度低的问题,提出一种基于最优信标组的扩展卡尔曼定位算法(BBG-EKF).该算法分析影响定位精度的两个因素:未知节点与信标节点的距离和信标节点间的共线性,提出一种最优信标组选择机制,进一步通过扩展卡尔曼滤波实现精确定位.新算法复杂度低,定位过程中节点...     

利用方向性天线的Ad Hoc网络节点定位方法

提出了一种新的基于方向性天线的Ad Hoc网络节点定位算法,当锚节点装配了智能天线或自适应天线阵列这样的方向性天线时,锚节点利用高分辨率的波达方向估计方法估计出节点向锚节点发送信号的方向,并根据收到的信号功率大小估算出节点和锚节点之间的距离后,锚节点即可完成对未知节点的定位。该方法只需要利用一个锚节点就可以完成未知节点的定位,且适当改变锚节点天线的阵列摆放,就可以提高定位的精度。理论分析和仿真实验证明了所得结论。     

无线传感器网络中一种基于多跳导标的分布式节点定位算法

针对无线传感器网络内在特点及经典Beacon-based定位方法的局限性,提出了一种新的基于多跳导标节点的分布式节点定位策略。其主要原理在于应用距离矢量路由法获得邻近导标节点的同时,在选择参与定位的导标节点集时考虑了导标节点共线度及未知节点与导标节点的位置关系,并在此基础上提出了不依赖于复杂优化计算的基于权值的位置估算策略。仿真研究表明,提出的算法具有很好的自适应性、分布性、可扩展性和鲁棒性,特别是算法在计算复杂度及定位结果鲁棒性等方面表现出了很好的性能,适合应用于大规模无线传感器网络。     

Toward secure and scalable time synchronization in ad hoc networks

Time synchronization is crucial in ad hoc networks. Due to the infrastructure-less and dynamic nature, time synchronization in such environments is vulnerable to various attacks. Moreover, time synchronization protocols such as IEEE 802.11 TSF (Timing Synchronization Function) often suffer from scalability problem.In this paper, we address the security and the scalability problems of time synchronization protocols in ad hoc networks. We propose a novel suite of time synchronization mechanisms for ad hoc networks based on symmetric cryptography. For single-hop ad hoc networks, we propose SSTSP, a scalable and secure time synchronization procedure based on one-way Hash chain, a lightweight mechanism to ensure the authenticity and the integrity of synchronization beacons. The “clock drift check” is proposed to counter replay/delay attacks. We then extend our efforts to the multi-hop case. We propose MSTSP, a secure and scalable time synchronization mechanism based on SSTSP for multi-hop ad hoc networks. In MSTSP, the multi-hop network is automatically divided into single-hop clusters. The secure intra-cluster synchronization is achieved by SSTSP and the secure inter-cluster synchronization is achieved by exchanging synchronization beacons among cluster reference nodes via bridge nodes.The proposed synchronization mechanisms are fully distributed without a global synchronization leader. We further perform analytical studies and simulations on the proposed approaches. The results show that SSTSP can synchronize single-hop networks with the maximum synchronization error under 20 μs and MSTSP 55–85 μs for multi-hop networks, which are, to the best of our knowledge, among the best results of currently proposed solutions for single-hop and multi-hop ad hoc networks. Meanwhile, our approaches can maintain the network synchronized even in hostile environments.     

一种新的无线传感器网络节点定位算法研究

提出一种新的节点分布式定位算法一移动锚节点极大似然算法(Mobile Anchor Point-Maximum Likelihood Estima-tion,MAP-MLE)用于节点定位.移动锚节点在定位区域内周期性发送信标点,未知节点接收信标点及其对应的声音信号能量,估算与信标点距离,滤波信标点,融合极大似然算法进行定位.仿真结果表明算法是有效的,其全分布计算定位方式适用于大规模的无线传感器网络节点定位.