无线传感器网络中一种低误差的定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及物联网中无线传感器节点定位领域，具体的是一种针对DV-HOP定位 算法加权改进的低误差定位算法。
【背景技术】
[0002] 在无线传感器网络中，为了确保信息传输的可靠性，往往需要定位误差很低的无 线定位算法来对无线采集节点进行精确定位。无线传感器网络中，低误差定位算法是在已 有的DV-Hop算法的基础上，通过已知的节点的位置信息得到的最小跳距。然后对最小跳距 的倒数进行加权从而进行无线节点的定位。
[0003] 在DV-Hop算法中，它的主要定位过程如下：
[0004] (A)通过典型的距离矢量交换协议，网络中的每个参考节点向邻居节点传播自身 位置信息的分组，使得网络中的所有节点获得距离参考节点的最小跳数信息。紧接着对跳 数值进行1，并转发到邻居节点。由此方法可以得到，网络中的所有节点可以记录每个锚节 点的最小跳数。
[0005] (B)利用其它参考节之间的最小跳数和位置信息，让每个参考节点求出平均跳距， 然后将平均跳距当作校正值传播至网络。当收到校正值后，以跳数为根据每个节点再计算 与参考节点之间的距离。
[0006] 利用其它参考节点之间的最小跳数和位置信息，使每一个参考节点发现的平均跳 距离，然后跳的平均传播作为校正网络。在对跳数校正收据，每个节点根据参考节点之间的 距离，然后计算。从第一步中校正值，利用方程A来估算：
[0007]
【主权项】
1.无线传感器网络中一种低误差的定位方法，设无线传感器网络中信标节点 1，2, 3, 4, . . .，η 的坐标分别是（X1, y)，（x2, y2)，（x3, y3)，. . .，（xn, yn)，未知节点 C 的坐标是 (X，y);包括以下步骤： 步骤A :通过典型的距离矢量交换协议，网络中的每个信标节点向邻居节点传播自身 位置信息的分组，使得网络中的所有节点获得距离信标节点的最小跳数信息，这样所有节 点记录每个信标节点的最小跳数hij; 步骤B :利用其它信标节点之间的最小跳数和位置信息，让每个信标节点求出平均跳 距，平均跳距的估计是利用方程（1)进行处理，
其中，（Xi, Yi)是第i个节点的坐标；(Xi, Yi)是第j个节点坐标；1?是第i个节点至第 j个节点的跳数； 当一个信标节点在计算完与之无关的信标节点每跳的平均距离后，再将邻居节点广播 的消息发至分组中，其中包含了周围相邻节点先得到的各信标节点的最新信息，未知节点 收到的信标节点每段的平均距离，再由方程（2)计算可得到未知节点到信标节点之间的距 离，(I i= h ijXhopsizeave (2);其中，Iiij是未知节点到信标节点的最小跳数； 步骤C :引入加权因子Wi，其中Wi= IAphi为参加定位的信标节点与未知节点C之间 最小跳数，再利用曼哈顿距离加权函数mandist或欧氏距离加权函数dist分别加权Wi，可 以得出 W = mandist (Wi)和 W = dist (Wi)，其中：
步骤D :通过最大似然估计法和加权改进后的最小二乘法等算法来计算待定位节点的 位置， 在极大似然估计法的定位过程中，由空间坐标计算得知方程（3):
上方程（3)的线性方程可以表示为：CX = D (4)；
C和D为方程（3)的线性代数矩阵的展开式； 利用步骤C中的改进的加权因子W，对标准的最小二乘法进行加权，可得改进后低误差 的未知节点C坐标为X = (CTWCrtTO。
2. 根据权利要求1所述的无线传感器网络中一种低误差的定位方法，其特征在于：步 骤B中，最新信息的设定方式为：位置信息以传播的形式发散，当网络节点收到位置信息时 将和原来的位置信息进行比较，若收到的位置信息与原来的位置信息不同，就忽略原来的 位置信息，把刚收到的位置信息进行储存，这样就可以保证网络节点只储存一条最新的位 置信息。
3. 根据权利要求1所述的无线传感器网络中一种低误差的定位方法，其特征在于：h , 为参加定位的信标节点与未知节点C之间最小跳数，信标节点与未知节点之间经过NI跳或 N2跳或N3跳，当NI < N2 < N3时，那么这里的Iii= NI, Nl为最小跳数。
4. 根据权利要求1所述的无线传感器网络中一种低误差的定位方法，其特征在于：有 η个信标节点，那么这η个信标节点到未知节点C的最小跳数有η个，每个信标节点到未知 节点C有一个最小跳数。
【专利摘要】本发明公开了无线传感器网络中一种低误差的定位方法，提出了两种改进DV-Hop定位算法，mandist加权最小二乘法和dist加权最小二乘法。这两种算法对经典DV-Hop算法存在误差较大的平均跳距，进行了最小跳数mandist和dist加权处理，使得改进后DV-Hop算法能更加有效的对平均每跳距离进行估计。通过仿真结果可以看出，本文提出的两种改进算法与经典的DV-Hop算法相比平均定位误差降低了，而且，定位精度更稳定。
【IPC分类】G01S5-02, H04W64-00
【公开号】CN104540217
【申请号】CN201410758402
【发明人】倪雅琦, 王电钢, 毛启均, 杨洁, 陈龙, 潘可佳
【申请人】国网四川省电力公司信息通信公司, 国家电网公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月10日