基于DV-HOP的无线传感网络定位算法研究

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无线传感器网络作为一种新兴的数据采集处理技术,可广泛用于军事、环境、工业等诸多领域。在传感器网络应用中,节点的位置信息起着至关重要的作用,研究高精度、高效率、低能耗的定位方法是无线传感器网络理论的重要部分。DV-HOP是一种非测距的自定位算法,具有低成本、易实现的特点。但由于受到主观因素和客观因素两方面的影响,存在节点的定位精度较低、对各向异性网络的适应性较差等缺点。为此,本文主要针对DV-HOP定位中存在的问题,以减小定位误差、增强算法对各向异性网络的适用性为主要目标,从测距方式和节点位置计算方法两方面进行了深入研究。通过结合三角不等式性质、双曲线定位算法和基于差分进化的文化算法,提出了两种改进的DV-HOP算法。论文的主要工作如下:(1)提出了一种基于三角不等式的加权双曲线定位DV-HOP算法。该算法采用一个移动锚节点在网络中按等边三角形运动,保证信标的均匀分布并减小了硬件成本。然后利用三角不等式性质约束未知节点到多跳信标的距离,减少了测距误差。最后,为降低节点位置计算方法对测距误差的敏感性,设计了基于距离加权的双曲线定位算法。实验表明,该算法具有良好的定位精度和稳定性。(2)提出了基于自适应差分进化文化的DV-HOP定位算法。该算法设计了基于三角不等式的DV-HOP定位数学优化模型。针对差分进化文化算法的早熟收敛问题,对种群初始化、变异系数以及变异方式的选取做出了改进,提出了一种自适应差分进化文化算法,以寻找基于三角不等式的DV-HOP定位数学模型的最优解。实验表明,该算法能更好地适应各向异性网络,并具有定位精度高和稳定性好的特点。
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