无线传感器网络节点定位系统与算法的研究和发展

介绍了无线传感器网络节点定位的概念和原理，节点定位计算的一般过程．讨论了传感器网络各种定位系统常用的测距技术与节点定位计算的基本方法，对几种典型的定位算法进行了定性比较．介绍了节点定位系统与算法的最新发展，对传感器网络节点定位系统和算法进行了必要的总结和概括．     

基于锚节点连通性的移动WSN定位优化算法

为提高传统移动无线传感网络非测距方式定位算法的节点定位精度、降低算法对锚节点密度的要求,提出一种基于网络中锚节点连通性的蒙特卡洛优化定位算法,并分析了其节点定位性能.算法首先引入平均锚节点连通度的概念来评价网络锚节点连通性,然后提出根据节点实时分布情况进行采样区域划分,并实时控制移动锚节点分布,提升网络的整体定位精度.仿真结果表明,相较于传统的移动无线传感网络中基于蒙特卡洛方法的节点定位算法,所提出的算法有效提升了整体的定位精度,并有效降低了算法对于锚节点密度的要求,提升了算法节点定位性能.     

一种分布式无线传感器网络节点定位新算法

针对无线传感器网络节点自身定位问题，提出一种新的节点定位算法，介绍算法的基本原理和实现方法。算法假设网络中有一定比例的锚节点（位置已知的节点）。通过未知节点和其无线射程范围内的锚节点之阃的通信约束和几何关系，得出该未知节点所处的圆弧区域，将该圆弧区域的质心作为未知节点的估计位置。该算法是一种完全基于网络连通性的无需测距技术的分布式算法，算法设计简单，计算量小。节点间通信开销少。仿真结果显示，该算法适合于各种规模的无线传感器网络的节点定位。     

引入虚拟节点的无线传感器网络ELM定位算法

基于大部分距离无关算法能以改善锚节点比例提高无线传感器网络定位精度,提出了一种引入虚拟节点的无线传感器网络极限学习机(ELM)定位算法.通过引入的虚拟节点,寻找合适的未知节点升级为次锚节点,以增加锚节点比例,提高了定位精度.将ELM应用于节点定位,有效提高了定位的速度和精度,并因其强大的泛化性能,为无线传感器网络节点定位提供了新的思路.仿真结果表明:引入ELM定位算法和虚拟节点,有效提高了定位精度.     

水声传感器网络节点自适应加权定位算法

对水声传感器网络节点定位进行研究,针对水声传感器网络节点间测距精度不高的问题,提出一种水声传感器网络节点自适应加权定位算法。考虑到水声传感器网络节点间的测距误差随着节点间距离的增大而增大,算法改进了锚节点选择机制,并且对不同锚节点在定位测度中的权重进行加权,改进定位测度,提高了测距信息的利用效率。仿真实验表明该算法提高了节点定位精度。     

无线传感器网络质心定位算法研究

节点定位是无线传感器网络中的关键技术之一.质心定位算法完全依赖于锚节点的密度大小及分布情况,锚节点的密度较小且随机分布,所以质心定位算法的定位精度比较低.为了提高节点定位的精度,提出了一种改进的无线传感器网络质心定位算法.在质心定位算法中引人接收信号强度(RSSI)信息,利用RSSI计算节点间点到点的信号强度,并把信息强度值转换成距离值,取倒数作为质心算法权重值,通过质心定位算法对未知节点坐标进行计算,得到节点的具体位置.通过仿真对算法进行测试与分析,仿真结果表明,算法定位的误差减小,提高了节点定位精度,是一种有效的定位算法,为网络设计提供了依据.     

Delaunay三角剖分的节点模糊信息三维定位方法

为了有效提高三维空间中无线传感器网络节点定位算法的效率,提出了一种基于简单Delaunay三角剖分的模糊信息节点定位方法(Fuzzy Information Node Localization on Delaunay Triangulation,FINL-DT),该方法在定位前先对网络中的锚节点实现Delaunay三角剖分,然后通过测量各三角形中锚节点与未知节点的方向角和俯仰角实现节点定位。每一轮定位结束后,判断并更新无效锚节点的位置。网络中的节点被定位后充当二级锚节点辅助定位其他节点。通过实验仿真,与SLPM-FI算法和3D-ADAL算法相比,FINL-DT算法提高了节点定位精度,降低了网络能耗。     

Grid-Scan定位算法的虚拟锚节点策略改进

针对无线传感器网络中Grid-Scan算法定位精度较低的问题,提出了一种基于虚拟锚节点策略的Grid-Scan定位算法。具体做了三个方面的工作：对未知节点设置可定位阈值,邻居锚节点数大于可定位阈值的未知节点使用Grid-Scan算法进行定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;邻居锚节点数小于可定位阈值的未知节点利用极大似然法完成定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;锚节点及虚拟锚节点共同参与对剩余未知节点的定位。仿真结果表明,改进算法在不同锚节点密度、不同通信半径和不同栅格大小的网络中以及通过不规则传播模型后都具有较好的定位精度。     

基于改进的RSSI无线传感器网络节点定位算法研究

研究无线传感器网络节点定位问题。接收信号强度值(RSSI)直接影响无线传感器网络节点定位准确度,而现有定位算法没有考虑锚节点的RSSI消息,造成节点定位精度低。为了提高无线传感器网络节点的定位精度,提出了一种基于RSSI的质心定位算法。首先通过无线信号强度计算出节点间RSSI值,然后把RSSI值转换成质心算法权值,最后采用质心定位算法对待测节点位置进行估计,获得节点的准确位置。仿真实验结果表明,与现有质心定位算法相比,基于RSSI的质心定位算法在不增加成本、通信功耗的情况下,提高了节点定位精度,降低了定位误差,适合各种规模的无线传感器网络的节点定位。     

基于遗传算法WSN节点定位算法研究

研究无线传感器网络节点定位问题.针对无线传感网络由于位置信息等原因而造成节点定位误差较大,精确度不高等问题缺陷,提出了一种改进的基于遗传算法优化DV-hop定位算法,并将算法应用在无线传感网络节点定位中,算法首先利用节点间的距离和锚节点的位置,在距离无关定位算法的最后一个阶段,采用遗传优化算法对DV-hop算法定位得到位置进行校正,在不增加传感器节点的硬件开销的基础上有效提高定位精度和扩大定位范围,仿真结果表明,改进的网络节点定位算法定位误差小和定位范围广等性能,与原始的DV-Hop定位算法相比定位误差明显减小,精度明显提高.表明算法是一种高效节能的定位算法.     

基于三维球形分割的无线传感器网络定位算法

为了解决无线传感器网络定位精度问题,根据三维球形分割技术提出了一种新的定位算法。首先,该方法结合锚节点间的平均距离和网络平均连通度来计算未知节点到各个锚节点的距离,并给出了定位误差计算方法。其次,基于三维球形分割对上述指标进行优化,详细阐述了位置节点的三维坐标获取方法,以此建立定位算法。最后,通过数值仿真实验研究影响定位算法的核心因素。实验结果表明,与DV-HOP算法和加权质心算法相比较,该算法在定位误差上得到较大程度改进。     

无线传感器网络中DV-Hop定位算法的改进

针对传统的DV-Hop定位算法在定位过程中,存在锚节点与未知节点之间的平均跳距估计的不足以及定位过程中出现的未知节点坐标超出既定区域的情况,提出一种改进的DV-Hop(Distance Vector-Hop)定位算法。在改进算法中,对平均跳距进行补偿,并对超出定位区域的未知节点的坐标进行重新修正。仿真结果表明,改进后的DV-Hop算法能够更准确地对平均跳距进行估计,有效降低了未知节点的定位误差。     

基于跳数修正的DV-Hop改进算法

针对无线传感器网络DV-Hop定位算法在实际应用中定位误差较大的问题,提出一种基于跳数修正的改进算法。在引入限跳机制的条件下,按未知节点与信标节点间的跳数值分类估算,对1跳区域内的节点采用RSSI测距技术,对于节点间跳数值大于1跳的节点,则利用信标节点间实际距离与估计距离的误差值修正平均每跳距离。仿真实验表明,在相同的网络条件下,与原DV-Hop定位算法和其他改进算法相比,改进后的算法能更有效地减少跳距估算带来的定位误差,提高平均定位精度并保持较好的算法稳定性。     

基于三维坐标修正的改进型3DDV-Hop定位算法

针对传统3DDV-Hop算法对未知节点定位误差较大的问题,研究人员提出了各类基于跳数、跳距计算方法进行改进的定位算法,但这些算法中对跳数、跳距计算的改进方法有待优化且未二次求精未知节点坐标;为此,提出一种基于三维坐标修正的改进型3DDV-Hop定位算法,该算法通过为节点设定3类通信半径以及跳距加权以减少跳数、跳距计算误差,并构建正方体交叉区域对未知节点坐标进行二次求精。通过实验结果对比分析可知：本文所提基于三维坐标修正的改进型3DDV-Hop定位算法对未知节点平均定位误差确有显著降低。     

杰卡德系数差分误差跳距修正的DV-hop改进算法

为了减小无需测距的DV-hop算法的定位误差,提出基于杰卡德系数跳数修正因子的DV-hop改进算法（JDV-Hop）。改进算法使用节点个数集合的杰卡德系数细化节点间的跳数,减小对节点单跳距离内未知节点跳数的估计误差,然后利用DDV-hop算法中的差分误差系数进一步修正节点间的平均跳距。最后在选择参与定位计算的锚节点时,引入一种节点间可以协作式定位的可信度因子,将定位结果精度高的节点升级为新的锚节点,进行下一轮定位。MATLAB仿真结果显示,在相同条件下,改进算法不仅无需增加额外的硬件开销,且与DDV-hop等现有改进算法相比具有明显更高的定位精度。     

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.     

Grid-Scan算法定位误差和定位率的改进

针对Grid-Scan算法定位率及定位精度较低的问题,提出了一种基于虚拟锚节点的Grid-Scan定位算法。具体做了3个方面的工作：有邻居锚节点的未知节点只利用邻居锚节点进行定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;没有邻居锚节点的未知节点利用虚拟锚节点完成定位;锚节点及虚拟锚节点与未知节点采用不同的通信半径进行扫描并完成定位。仿真结果表明,相比传统算法,改进算法的定位精度和定位率分别平均提高了约6.35%和23.37%。     

基于洋流模型的水下传感器网络实时定位算法

针对近海监控领域内水下传感器网络的节点随着海洋运动具有流动性的问题,提出了基于洋流模型的水下传感器网络实时定位算法(RTLC).利用洋流模型表示节点的运动模型消除流动性对定位造成的影响,成功模拟了节点在水中的移动速度.通过卡尔曼预测方法结合观测值与估计值优化运动模型,使其更贴近节点运动规律.采用信息记录机制及列表更新机制保证信息的时效性从而提高了定位准确度.通过仿真分析,RTLC算法性能优于基于移动预测的大规模水下传感器网络可扩展定位算法(SLMP),具有较高的定位覆盖度,较低的平均定位误差及平均通信能耗.     

无线传感器网络选择性DV-Hop定位算法

针对传统的矢量跳距(DV-Hop)定位算法平均定位误差大的问题,提出了一种具有选择性的改进DV-Hop定位算法。该算法首先剔除长距离信标节点信息,更新最小跳数与平均每跳距离,再次根据信标节点的实际距离和估计距离的误差进一步修正平均每跳距离。仿真结果表明:选择性DV-Hop定位算法能有效地减小平均定位误差,适应各种网络。     

非合作信标条件下水下无线传感网可靠定位技术

传统假设水下无线传感器网络的传感器节点和信标节点都是合作的,但是在军事应用等特殊场合下,某些节点容易被敌方捕获或入侵,因而水下无线传感网络中有时会存在一些非合作的恶意节点。针对存在若干非合作信标的水下无线传感器网络定位应用,提出了一种非合作信标节点约束下水下无线传器网的可靠节点定位算法。本文算法利用一跳邻居范围内信标节点独自投票机制实现对非合作信标的判决与剔除,从而减少由于存在非合作信标节点对定位误差的影响,同时也分析了不同比例非合作信标下的定位误差界限。仿真结果验证了本文提出的算法相比传统定位算法,在平均定位精度和定位覆盖率等方面都有所提高。