基于超宽带室内定位联合算法的研究

针对超宽带室内定位系统中的测量误差较大问题,提出了一种基于双路飞行时间测距方法来减小时钟偏移误差的解决方案。本方案针对静态和动态的待测节点的运动特性,通过对待测节点的运动状态检测,提出了一种联合算法,其中,静态定位采用了最小二乘估算法来得出节点坐标,并通过MATLAB仿真显示该节点坐标位置;对于动态跟踪问题,由于物体遮挡和运动轨迹等因素导致最小二乘法无法准确估计节点位置,针对这一问题,利用扩展卡尔曼滤波算法跟踪预测待测节点位置,从而改善定位效果。仿真结果表明,静态定位误差可以控制在6%以内,对比静态定位采样,动态跟踪算法精度提高了20%。实验证明,该算法可靠有效,满足室内定位的基本需求。     

基于分而治之的快速多维尺度定位算法

传统MDS-MAP算法通过同时提取网络中所有节点间距离信息的特征来实现定位,计算时间复杂度相对较高,影响了算法的定位速度。针对该问题,提出了基于分而治之的快速多维尺度定位算法DMDS-MAP,剔除参与转换的冗余数据,可有效提高原始MDS-MAP算法的定位速度。DMDS-MAP算法将距离矩阵进行划分,选取对角阵作为子矩阵以剔除冗余数据,通过奇异值分解从各子矩阵中提取指定维数的特征转化为相对坐标,融合由各子矩阵求得节点的相对坐标,得到所有节点的相对坐标,最后,根据锚节点坐标信息得到所有节点的全局绝对坐标。实验结果表明,在定位精度相似的情况下,随着参与运算的节点密度的增加,DMDS-MAP算法较MDS-MAP算法在运行时间上有明显的提升。     

基于运动轨迹捕捉与正交覆盖的WSN节点定位算法

传统无线传感器网络(WSN)节点定位算法难以适应节点快速移动的高拓扑变化环境,导致识别误差较大。针对该问题,提出一种基于运动轨迹捕捉与正交覆盖机制的WSN节点定位算法。利用捕捉锚节点射频强度的方法对节点运动轨迹进行覆盖定位,获取性能最佳的锚节点及其坐标,改善因锚节点失效或信号强度弱导致的弱定位现象。在此基础上,采用拉格朗日插值函数设计运动轨迹捕捉方法,联合纵向及横向坐标维度进行节点运动矢量的精确捕捉,在精度可控的条件下实现对下一时刻节点坐标的初步预测,优化锚节点对运动节点的区域覆盖。同时利用正交覆盖方式设计基于过滤机制的区域优化方法,提高覆盖区域坐标抽样和网络信号定位精度。仿真结果表明,与2S-HGR机制和TDLM机制相比,该算法具有较好的动态路径捕捉效果与坐标定位准确性。     

基于同心圆定位算法的改进算法研究

在分析了常用几种无线传感器节点定位算法的基础上,依据同心圆定位算法原理,提出环形定位算法。该算法的原理是利用锚节点通过一定规则做圆环,不断缩小未知节点的估算区域,直到得到包含未知节点的最小区域,取最小区域质心位置作为未知节点的估算坐标。对同心圆定位算法、环形定位算法及改进方案进行了对比仿真实验,结果表明,在锚节点比例达到5%,在20*20m2的仿真场景内部署1000个传感器节点、锚节点密度为5%时,同心圆定位算法误差为34.86%,环形定位算法定位误差为26.64%。在改进方案中,运用了多次划分圆环方法来提高定位精度。实验结果表明,改进后的算法在锚节点密度为5%时,定位误差降低到15.76%。     

基于综合预测算法的无线传感器网络移动节点定位策略

结合测距定位方法和移动节点历史定位信息,提出历史定位算法。在此基础上,引入移动节点相对运动角度测量,提出了基于综合预测算法的无线传感器网络移动节点定位策略。首先,根据测距结果选择较近的三个信标节点,并且加入移动节点的前一时刻坐标,应用最小二乘法,得到当前时刻的坐标;另一方面,由移动节点相对运动角度同样可以计算节点当前时刻的坐标;最后,将两种方法得到的坐标求平均值,作为综合预测算法给出的节点当前定位位置。仿真结果表明,所提出的定位策略能够高性能的实现移动节点定位,并且成本较低。     

基于鸡群优化的无线传感器网络三面定位算法

针对无线传感器网络空间定位问题进行了研究,为了提高未知节点的定位精度,提出一种基于鸡群优化的无线传感器网络三面定位算法。该算法结合了两种未知节点的求解方法,首先利用三面定位模型,通过求取三个面的交点来获取未知节点的坐标;再使用鸡群优化算法进行改进,根据三面定位法计算出的坐标值以及离未知节点最近信标节点的坐标进行初始化,迭代寻优。使用MATLAB进行仿真,改变算法的迭代次数、信标节点占比和通信距离,来对定位精度进行分析。结果表明该定位算法具有较高的定位精度与较快的收敛速度,且陷入局部最优的可能性低于粒子群定位算法。     

一种基于蒙特卡罗法的无线传感器网络移动节点定位算法研究

定位技术是无线传感器网络中关键的基础支撑技术。文章研究无线传感网中信标节点静止、定位节点随机运动情况下的节点定位方法。在传统MCL算法基础上,提出一个改进定位算法,通过构建节点运动模型,进行运动预测、位置滤波,提高定位精度。仿真结果表明,改进方案在不同的信标节点密度、不同的连接度、不同的节点运动速度等情况下,均表现出了良好的性能。     

一种分布式无线传感器网络节点定位算法

基于接收信号强度(RSSl)的无线传感器网络节点定位算法由于无需额外测距硬件的支持而受到广泛的应用.但无线信号传输受到环境的影响,使得基于RSSI的定位算法存在较大的定位误差.针对上述不足提出了一种基于概率的无线传感器网络节点定位方法.首先根据信标节点发送信号强度与未知节点接收信号强度差来计算未知节点到其一跳范围内所有信标节点的估计距离,然后根据这些估计距离,通过计算未知节点在某个位置概率密度函数的最大值来确定未知节点自身的位置坐标.通过仿真表明,该方法在较低的信标节点密度和节点通信半径条件下,具有较高的节点定位精度和定位覆盖率.     

基于灰色模型和改进Chan的海洋移动传感器定位

为了实现海洋水下传感器网络中的移动节点定位,并改善传统节点定位方法在应用于无人值守和复杂环境的海洋生态监控中具有的定位误差大的问题,提出了一种基于灰色模型预测和改进Chan算法的海洋移动传感器节点定位方法;首先,采用灰色模型对节点在下一时刻的采集数据进行预测,然后将预测值与实际采集值进行比较从而判断出移动节点的状态是否正常;在此基础上,采用改进的Chan算法对处于正常状态的移动节点进行定位,从而提高水下移动传感器节点的定位精度;在Matlab中进行仿真实验,实验结果表明:文中方法能在节点运动速度增加、通信半径变大和锚节点密度增加的情况下,均具有比其它方法更低的节点定位误差,具有一定的优越性。      

传感器网络中一种基于迭代流形学习的节点定位算法

无线传感器网络(WSN)作为一种全新的信息处理平台,在各种应用领域有着广阔的应用前景,而网络自身定位技术是这些应用的基本支撑技术.首先,简要介绍了流形学习算法的基本概念和WSN节点自身定位模型,提出了一种基于流形学习算法的迭代MDS定位算法(IMDS).该算法中节点应用MDS技术从节点自身及其邻居节点的距离关系提取2维空间上的局部映射(map),并计算邻居节点在局部映射上的相对坐标,通过对局部映射的拼接可以获得网络的全局相对映射,再根据参考节点的坐标来对参考节点进行坐标匹配,从而通过平移,旋转以及镜像等几何方法来估计未知节点的绝对坐标.仿真试验表明,采用IMDS算法定位误差比dwMDS要降低大约15%,运算速度提高大约20%.     

基于优化策略的混合定位算法

针对无线传感器网络(Wireless sensor network, WSN)的应用需求提出一种基于优化策略的混合节点定位算法. 选择1-hop节点最多的点作为初始点, 利用多维标度(Multi-dimensional scaling, MDS)方法计算初始节点及其1-hop节点的相对坐标, 并将这些节点的坐标发送给周围未定位节点; 未定位的节点根据接收到的坐标与节点间的距离, 利用极大似然法估算自身的坐标; 最后通过坐标变换计算所有节点的绝对坐标. 在此基础上, 进一步提出将本文节点定位算法与集中式和分布式优化策略相结合来优化网络节点的估计坐标, 以提高节点定位精度. 仿真结果表明本文提出的算法是有效的, 能够较好地完成无线传感器网络节点的定位.     

基于改进加权最小二乘支持向量机的UWSN定位

针对水下无线传感器网络锚节点较少、迭代误差大导致的节点定位精度低的问题,提出一种基于改进加权最小二乘支持向量机的水下三维节点定位算法;该算法将水下三维空间分为若干立方体,以锚节点与网格交点的距离向量作为训练集进行训练;并利用改进的多类别模式识别方法进行分类,以未知节点到锚节点的距离向量作为测试集确定节点坐标;通过引入加权的思想和多类别模式识别方法增大机器学习算法的鲁棒性、降低分类次数,从而实现水下三维节点预测定位;仿真结果表明,该算法在锚节点较少、网络区域较大的水下仍能保持较高的定位精度与较好的鲁棒性.     

无线传感器网络中基于闭合环包围的边界节点检测

由于无线传感器网络中可能会出现覆盖漏洞,导致网络无法提供高质量的数据,所以需要检测边界节点以准确找到覆盖漏洞进行修复。已有研究大多是通过传感器的坐标或者依据大量节点信息进行检测, 现提出算法通过检测每个节点的邻居节点是否能形成包围检测节点的闭合环来判别当前节点是否为边界节点。该算法使得节点能够仅基于小邻域的信息自主地决定它是否是边界节点,使其适用于节点分布不均匀的网络中。仿真实验验证了该算法在识别准确率、降低通信量等方面的有效性。     

基于分簇多节点协作规划的无线传感器网络定位算法

为了提升无线传感器网络的定位精度,减少网络在进行定位运算时节点能量消耗过大等问题,提出一种基于分簇的多节点协作规划的无线传感器网络定位算法,该算法先通过将网络形成多个分簇,计算簇内节点间的相对距离,再通过协作规划的方法来提升节点坐标定位的准确度。得到簇内节点相对簇头的位置坐标后,再求出簇头相对于汇聚节点的位置坐标,从而实现在网络中对任意节点的精确定位。实验仿真结果表明,与基于加权质心和参考节点序列的定位算法相比,基于分簇的多节点协作规划的定位算法可以得到更好的定位精度。     

无线传感器网络加权质心相对定位算法

针对基于接收信号强度指示的无线传感器网络加权质心定位算法在实际应用中计算复杂的缺点,提出一种改进型传感器网络加权质心相对定位算法（WCL-RSSI）。该算法主要采用参考节点精选机制和定位组合精选策略选择定位自评误差小的节点进行三边测距定位,以此重建定位权值函数来减小坐标定位误差,最后采用加权质心法计算坐标,并计算该节点的定位自评估误差。仿真实验表明,在同等计算复杂度下,该算法较传统定位方法的定位精度有了明显的提高。     

基于马鞍地形的无线传感器网络节点定位算法

无线传感器网络三维DV-Hop定位算法直接应用于山区地形会存在较大的节点定位误差。对此本文提出了基于山区马鞍地形的节点定位算法NLA-ST。该算法首先利用双曲抛物面函数拟合山区马鞍地形,然后应用三维DV-Hop定位算法计算节点初始位置,并将该初始位置垂直投影到马鞍地形表面。对投影节点坐标的非线性方程组进行了推导,并采用数值解法实现对节点最终坐标的计算。仿真实验表明,NLA-ST定位算法受马鞍地形参数影响较小且具有较高定位精度,能够有效满足实际应用需求。     

无线传感器网络中基于RSSI算法的优化

研究表现煤矿井下巷道狭长、信号多径效应明显、通信条件差,井下无线传感器节点定位对环境敏感,导致节点定位误差较大.基于传统的RSSI算法基础上,提出一种给出衰减校正因子的三边加权质心定位算法.算法通过对RSSI衰减测量值补偿校正,近似接近节点间实际真实值;取任意的三点的校正距离算出未知节点的估计值后,求估计值的加权质心坐标为节点估计坐标.仿真结果表明,在相同的实验环境下,该改进的算法比传统的RSSI算法有更小的定位误差,提高算法对环境的适应性和定位精度,为井下无线传感器网络节点定位提供了依据.     

移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法研究

针对移动延迟容忍传感网络拥塞而造成的节点内缓存数量预测不准,数据传输延时速度过慢,数据分组投递成功率低等问题,提出一种移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法。算法是基于节点状态感知的,构建移动延迟容忍传感网络拥塞预测机制,依据机制中所获取的历史缓存信息感知节点状态,对拥塞严重或中度拥塞的节点缓存队列内的数据进行信息聚合,提出拥塞控制的策略。最后通过仿真可得数据分组投递率、数据分组丢包率及响应时间、消息产生率。实验结果表明,所提出的拥塞控制算法能够预测缓存数量准确,减少数据传输时延,保证数据分组投递成功率,提高整个网络的工作效率。     

基于测距和灰狼优化的无线传感器网络定位算法

节点定位是无线传感器网络实际应用中的关键问题,为了提高定位精度,提出了一种基于测距和改进灰狼优化的无线传感器网络定位算法。本文提出了一种用三个信标节点坐标估计未知节点坐标的定位数学模型,通过该模型完成未知节点初步定位估计,将其作为基于对数递减策略的灰狼优化算法的初始值,通过改进灰狼优化算法寻优获取未知节点的优化坐标。仿真结果显示：通过与已有相关定位算法相比较,本文所提出的算法定位精度更高,并且具有对测距误差鲁棒性强的优点。