DV-Hop优化算法的性能分析与比较

DV-Hop算法是无线传感器网络中一种典型的非测距节点定位方法,在介绍基本DV-Hop算法原理的基础上,分析了其定位产生误差的原因。目前常见DV-Hop的优化算法主要是面向3个方面进行改进,分别为锚节点平均跳距的计算,未知节点平均跳距的估计,位置的优化求解。对基本的DV-Hop算法进行逐步分析,对常见的DV-Hop优化算法分类并对其理论分析比较,针对每一步骤的优化策略进行仿真实验,进而得到一种较好的优化策略,为后续的研究和改进提供指导。     

基于改进蝙蝠优化算法的无线传感器网络定位研究

为解决传统DV-Hop算法在无线传感器网络中存在的定位误差大的问题,提出了一种基于改进蝙蝠优化算法的无线传感器网络(WSN)定位方法。首先,构建WSN协同定位模型,并将传统蝙蝠算法与元胞自动机进行融合取代DV-Hop算法中的最小二乘法来计算网络中未知节点的位置,提高算法的搜索能力;其次,引入小生境技术和个体灾变机制,避免算法陷入局部最优,提高全局搜索能力;最后,通过仿真实验进行性能对比分析。实验结果表明,所提算法在节点呈随机分布、C型分布和O型分布的情况下均能够有效实现对未知节点的准确定位,且定位精度和收敛速度均优于对比算法;所提算法的定位精度随锚节点总数、锚节点比例以及通信半径的增加而增加,随传感器测距误差增加而减小。     

基于测距修正和蝙蝠优化的改进DV-Hop定位算法

本文对DV-Hop算法定位误差大的问题进行研究。针对DV-Hop算法在求解平均跳距和未知节点位置两个阶段的缺陷，提出一种基于测距修正和蝙蝠优化的改进DV-Hop定位算法。首先，采用最小均方误差准则求解锚节点间的平均跳距，并添加校正因子减小测距误差；其次，利用混沌映射策略初始化种群并设置阈值M控制映射的次数，采用速度加权策略控制搜索的步长，增强蝙蝠算法跳出局部最优的能力；最后，使用改进蝙蝠算法确定未知节点的位置。仿真结果表明，提出的定位算法具有更高的定位精度，相比DV-Hop算法、BADV-Hop算法、PSODV-Hop算法分别提升了32.35%、18.80%、8.16%。     

基于蜣螂算法优化的 DV-Hop 定位算法

针对无线传感器网络中传统DV-Hop(distance vector-hop)算法定位误差大的问题,提出了一种基于蜣螂算法优化的DV-Hop定位算法。首先使用双通信半径的方式细化节点间跳数,并使用最小均方误差准则计算锚节点的平均跳距,将改进后的平均跳距的平均值当做每个未知节点的平均跳距,最后引入权重因子优化适应度函数,使用蜣螂优化算法代替三边测量法进行坐标计算。仿真结果表明,所提算法比经典DV-Hop算法平均定位误差提升了55.69%、59.61%和67.59%,误差方差提升了52.41%、45.58%和36.87%,具有良好的定位精度和较好的稳定性。     

融合跳距修正与麻雀搜索的改进DV-Hop算法

针对WSN节点定位中DV-Hop算法存在较大定位误差的问题,深入分析产生误差的原因,提出了一种基于跳距改进和麻雀优化DV-Hop定位算法(ISSA-DH)。该算法首先通过通信半径细化精确跳数,并添加加权修正因子来降低平均跳距的误差;然后通过估计距离和实际距离的偏差量进一步加权修正跳距;再利用改进的麻雀算法取代最小二乘法,把无线传感器的定位问题转化为求解最优问题,进而得到未知节点的位置。通过仿真,在不同的条件下ISSA-DH算法较DV-Hop算法和改进算法（DCAI DV-Hop）定位误差平均下降50.3%、34.3%,证明ISSA-DH算法能够有效减少定位误差。     

路径相似度因子在DV-Hop改进中的应用

经典DV-Hop方法在非均匀分布网络中存在节点间距离估计误差较大以及节点定位精度低的问题。引入节点间多跳最短路径相似度因子的计算规则,用于在距离估计步骤中修正节点的每跳平均距离值,并在位置计算步骤中选择参与定位计算的信标节点;使用改进的模拟退火(SA)算法对节点初始位置进行优化。仿真表明,所述改进策略在随机生成的网络拓扑结构条件下,相对于经典DV-Hop算法平均可降低约20%的定位误差,相对于既有的先进改进方法平均可降低约4%的定位误差,表现出良好的定位性能。     

融合测距修正和哈里斯鹰优化的DV-Hop定位算法

针对传统DV-Hop定位算法在无线传感器网络节点定位时精度偏低的问题，本文提出了一种基于测距修正和哈里斯鹰优化算法的DV Hop改进算法。该算法采用多通信半径调整网络节点最小跳数，利用最小均方差和权重因子优化网络节点平均跳距，采用改进的哈里斯鹰算法替代最小二乘法进行位置计算，引入Tent混沌映射、精英群体制度和正余弦优化策略以避免算法过早陷入局部优化，通过最优解求解得到网络节点近似坐标值。仿真结果表明，在不同条件下，改进算法与传统DV-Hop算法和ABCDV-Hop算法相比能够具有更好的定位能力，节点定位误差平均下降20.13%和7.74%，定位精度较高。     

基于信号强度的改进室内定位算法

本文提出了一种基于信号强度（RSS）的改进无线传感器网络室内定位算法。相对于采用一条直线对距离与RSS之间的指数关系进行线性化的处理算法,所提出算法根据网络中移动定位节点与所有锚节点的位置关系对距离与RSS之间的指数关系进行分段线性化。仿真结果证明了本文所提改进算法,在定位均方误差方面,非常接近对应的克拉美罗界,抗噪声能力较强;在锚节点分布不规则的场景下,改进算法的性能具有明显优势。同时,仿真结果也证明了所提算法的正确性和有效性。     

基于测距修正和蜜獾优化的改进DV_Hop定位算法

针对传统DV_Hop算法在无线传感器网络中定位精度不足的问题,提出一种基于测距修正和蜜獾优化的改进DV_Hop定位算法。首先,通过多通信半径细化节点间最小跳数;其次,利用最小均方差准则与修正因子减少跳距误差;最后引入全局寻优性能优异的改进蜜獾算法代替最小二乘法计算未知节点坐标,进一步降低计算误差。经网络仿真验证,在不同条件下,优化算法较传统DV_Hop算法和改进算法（PDDV_Hop）定位误差平均下降16.62%、3.92%,能够有效地提高定位精度,且优化算法定位精度受锚节点数量影响较小,可在保证定位精度的前提下降低锚节点部署成本。     

对跳距重估与最小跳数修正的DV-HOP算法

针对无线传感器网络DV-HOP算法中存在因平均跳距与最小跳数估计不准而引起的定位误差问题,提出了利用锚节点间距离对锚节点的平均跳距重估以及实现对待定位节点到锚节点最小跳数修正的DV-HOP算法。首先通过锚节点间实际距离与锚节点平均每跳距离与最小跳数乘积的误差值,来实现对待定位节点距离最近的锚节点平均跳距进行重估;并通过修正后的锚节点平均跳距来求出理论锚节点间最小跳数,求出理论最小跳数和实际最小跳数比值的修正系数,并通过修正系数实现对待定位节点的最小跳数修正,最后求出待定位节点到锚节点的距离,采用最小二乘法来计算出待定位节点的位置。仿真表明,改进的DV-HOP算法能降低节点定位的误差,提高定位的精度。     

基于RSSI的改进质心定位算法

为提高无线传感器网络三角形质心定位算法的精度,提出一种基于RSSI的改进质心定位算法.首先,分析传统基于RSSI的三角形质心定位模型,发现单个锚节点测距误差较大会导致盲节点的定位精度受到影响,因此采用4点进行定位来降低单个锚节点权重;其次,改进的质心定位算法选择根轴相交组成的区域作为定位参考区域,将该区域的质心位置作为待测盲节点位置;最后,采用仿真实验对比算法的精确度和稳定性,实验结果表明,相比于传统算法,改进算法定位精度更高,而且定位误差波动更小.     

基于修正 RSSI 值的四边形加权质心定位算法

在利用接收信号强度指示(RSSI)对无线传感器网络中的未知节点进行定位时,RSSI 值易受环境的影响导致定位误差, 为此提出基于 RSSI 测距修正的四边形加权质心定位算法(QWCRC)。 先对来自同一锚节点的多个 RSSI 值进行卡尔曼滤波,得 到修正的 RSSI 值,致使测距尽可能的接近真实距离;再采用四边形加权定位对未知节点进行定位,同时利用最小二乘法进行辅 助定位,此算法对于相邻锚节点圆不相交的情况给出新的解决方案。 实验结果对比表明,改进的算法相比较于四边形加权质心 算法(QWC)和 RSSI 测距修正的三角形加权算法(TWCRC),在锚节点数目 5×5 和噪声强度为 0 dbm 时,定位精度可分别提升 87. 14%和 35. 51%。     

伪随机码相关检测的MDS MAP定位算法

针对当前无线传感器网络超声波设备定位精度不高的问题,改进了伪随机码相关的MDS-MAP定位算法。首先利用伪随机码相关检测技术,对节点发射出的超声信号进行编码,有效地增加了节点的测距距离和测量精度。然后对于未能测量到距离的节点使用Euclidean和最短路径融合算法进行处理,然后使用MDS-MAP算法生成节点的相对坐标,最后利用平面转换模型获取节点的最终坐标位置。仿真实验结果表明改进算法在不同网络规模和测距误差条件下均能够获得更高的定位精度和较小的定位误差。     

基于无线网络传感器的定位技术研究

针对基于信号强度的无线传感器网络定位精度易受环境影响的问题,通过搭建无线传感器网络进行的实验,研究了改进的定位算法.使用CC2430无线模块作为节点收发装置,基于ZigBee无线传感器网络协议,搭建无线传感器网络平台进行定位系统的开发和改进算法的测试.由于无线信号强度误差的复杂性,采取逐阶改进的方法,通过各阶段的实验进行误差分析并改进定位算法.在搭建的无线传感器网络平台上测试的结果表明,改进的定位算法达到预期的效果,定位精度明显提高,具有一定的应用价值.