基于移動信標節(jié)點的DV-Hop定位算法研究及改進.pdf

1、在傳感器網(wǎng)絡的許多應用中，節(jié)點的位置對整個應用起著至關重要的作用，如將傳感器網(wǎng)絡應用于消防警報中，當傳感器網(wǎng)絡通過無線網(wǎng)絡向消防局發(fā)出消防警報時，必須同時告知自身位置，這樣消防局根據(jù)提供的位置信息才能盡快采取措施，傳感器網(wǎng)絡提供的信息才是有用的信息。傳感器網(wǎng)絡節(jié)點位置信息也是其他傳感器網(wǎng)絡應用研究的基礎，如傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議研究等。節(jié)點定位是無線傳感器網(wǎng)絡的重要支撐技術之一。缺少位置信息的感知是沒有意義的，在檢測到事件發(fā)生后，人們關心的

2、一個重要問題是該事件發(fā)生的位置，如森林火災監(jiān)測，目標跟蹤等應用問題，因此研究無線傳感器網(wǎng)絡的定位算法具有重大意義。基于移動信標節(jié)點的定位算法是近年來研究的熱點。由于網(wǎng)絡定位算法大多依賴于信標節(jié)點的密度、網(wǎng)絡的連通性等，而信標節(jié)點的價格又非常昂貴，在網(wǎng)絡中布置大量的信標節(jié)點的會大大加重網(wǎng)絡的布設成本。移動信標節(jié)點通過引入一個可在網(wǎng)絡中漫游移動的節(jié)點來廣播自己的位置構(gòu)成虛擬信標，從而可以降低成本，提高定位效率，改善網(wǎng)絡的連通性。DV-Hop

3、算法是一種無需測距的定位算法，通過網(wǎng)絡連通性來估計未知節(jié)點與信標節(jié)點之間的距離，通過三邊測量法或者極大似然估計算法來計算未知節(jié)點的位置坐標。為了減小無線傳感器網(wǎng)絡定位過程中傳統(tǒng)的DV-Hop算法的定位誤差、降低定位精度對網(wǎng)絡連通性的依賴、控制定位成本，本文提出一種改進算法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對DV-Hop算法進行了具體的分析，闡述了算法的原理，分析了算法誤差來源，根據(jù)國內(nèi)外學者對DV-Hop算法研究的情況分四類進行歸納概

4、括。⑵利用一個帶有GPS接收單元的移動信標節(jié)點，按照HILBERT路徑遍歷整個監(jiān)測區(qū)域，周期性的廣播自己的位置信息，形成數(shù)個虛擬靜態(tài)信標節(jié)點。用虛擬信標節(jié)點參與未知節(jié)點位置的計算，達到降低網(wǎng)絡布設成本、改善網(wǎng)絡連通性的目的。⑶在未知節(jié)點的定位過程中并非參與定位的信標節(jié)點越多越好，相反，不合適的信標節(jié)點反而能引入較大的定位誤差。本文利用 HILBERT路徑的基本單元是正方形，通過設定移動信標節(jié)點的運動速度和步長使移動信標節(jié)點在每個正方形區(qū)

5、域的頂點處形成虛擬信標節(jié)點。位于小正方形頂點處的虛擬信標節(jié)點就是該區(qū)域未知節(jié)點的最優(yōu)信標節(jié)點。⑷不同的信標節(jié)點對未知節(jié)點位置計算的影響是不同的，與未知節(jié)點距離近的信標節(jié)點對其位置計算的影響較大，與未知節(jié)點距離遠的信標節(jié)點對其位置計算的影響較小。根據(jù)RSSI值賦予最優(yōu)信標節(jié)點不同的權(quán)值。最后應用極大似然估計算法、三邊測距法和質(zhì)心算法對未知節(jié)點進行定位。⑸通過MATLAB仿真軟件對本文改進算法和傳統(tǒng)DV-Hop算法從節(jié)點定位效果、定位誤差、