基于残差加权的三维DV-Hop改进WSN定位算法

针对无线传感网诸多具体应用中需要节点位置信息的实际需求,提出一种基于残差加权的三维DV-Hop改进定位算法的解决方案。该方案通过引入残差函数将提高定位精度的问题转化为等式约束条件下残差最小化的求解问题,采用最小二乘准则对待定节点与锚节点的最小跳数进行平均加权处理,并利用二次规划法将其最终转化为无约束条件下最小化的问题。经理论分析得出了三维DV-Hop改进定位算法的模型,实现待定节点的坐标估计并提高了定位精度。仿真结果表明,在相同通信半径、不同锚节点比例的情况下,改进三维DV-Hop定位算法的性能得到了明显提高。

基于三维DV-Hop定位算法的研究与改进

三维DV-Hop算法受传感器网络节点分布及连通程度制约,其进行节点定位的非测距定位误差较大。针对此问题,提出一种基于跳数修正跳距优化的多通信半径搜索禁忌优化的三维DV-Hop定位算法(HDMCGT-DV-Hop)。该算法先通过多通信半径细化修正网络中跳数;后计算每个锚节点的临界跳数,设置阈值,去掉较大误差的锚节点,加权计算每个已知节点,得到锚节点的平均跳距;最后采用搜索禁忌算法进行节点位置估计。仿真实验对比分析该算法相较现有的无线传感器网络定位算法有更好的定位精度和稳定性。

基于WBOA的3D-DV-Hop节点定位算法

针对三维(3D)-DV-Hop定位算法未知节点从最近的锚节点获取平均跳距估算距离时定位精度低的问题,提出了一种新的基于WBOA的3D-DV-Hop算法。首先,该算法去除了网络中无法通信和无法定位的节点;然后添加了修正因子,修正平均跳距。接着创建一个用于优化的蝴蝶初始种群,构建目标函数。采用自适应权重来平衡全局搜索与局部搜索的能力,使得算法不易陷入局部最优,加快了算法的收敛精度;最终求得全局最优平均跳距。仿真结果表明:尽管算法的平均运行时间略有增加,但算法的定位精度得到了有效提高。

基于多策略优化的三维无线传感器网络定位算法

在经典三维无线传感器网络定位算法中,极大似然估计法定位存在矩阵无法求逆的问题。针对此情况,提出了一种基于多策略优化的三维无线传感器网络定位算法。首先,引入Sine映射对金枪鱼群初始种群进行混沌映射,增强了初始种群的多样性及均匀性。其次,结合非线性收敛因子和自适应权重策略对金枪鱼每次位置迭代更新进行优化,避免算法陷入局部最优,进一步提升算法的搜索速度和寻优的准确性。最后,采用多策略增强金枪鱼群优化算法在三维空间中对每个未知节点位置进行计算,解决了矩阵无法求逆的情况,有效降低了待定位节点位置的计算误差。实验结果表明:新提出的定位算法、经典三维定位算法、三维加权DV-Hop定位算法与灰狼优化的三维定位算法平均定位误差分别为13%、73%、30%和17%。

多策略改进MPA在无线传感器网络中的应用

针对无线传感器网络中非测距节点定位算法自身存在算法定位误差较大的缺陷,提出了一种MMPA-3DDV-Hop算法。该算法先利用多通信半径细化节点间的跳数,然后添加了修正因子修正平均跳距,接着采用多策略融合改进MPA算法计算待定位节点位置最优解。多策略改进MPA算法首先利用Singer混沌映射策略对种群进行初始化,克服种群初始化的盲目性。其次,采用t-分布扰动策略来提升算法的全局搜索能力,在增加搜索空间多样性的前提下,达到快速收敛;最后,引入变异策略和小概率策略,将二者相结合来避免该算法陷入局部最优,对改进算法在复杂度、收敛性和稳定性方面进行性能测试,测试结果表明改进后的MPA算法具有较好的收敛性和稳定性。仿真结果表明:相比3DDV-Hop算法、多通信半径算法以及3D-VNDV-Hop算法,MMPA-3DDV-Hop算法的归一化定位误差平均降低了21.3%、13%与5.7%左右,尽管算法的平均运行时间略有增加,但有效提高了算法的定位精度。

基于地形改正的无线传感器网络DV-Hop定位算法

对山坡地形的无线传感器网络三维DV-Hop定位算法进行了研究。通过理论与仿真对比分析,在山坡地形应用典型三维DV-Hop算法,定位误差很大,且不稳定,不能满足实际应用需求。提出了基于地形改正的三维DV-Hop算法,节点定位精度高,相对无线射程的平均均方差30%左右,且基本不受山坡倾角、通信半径与锚节点比例的影响,完全可以满足实际应用的需求。

基于近似投影校正的无线传感器网络三维定位机制

针对三维DV-Hop无线传感器定位算法存在定位误差较大的问题,提出了近似投影校正的无线传感器网络非测距三维定位算法。充分利用已有的地形特点,将经典的三维DV-Hop算法所求得的结果进行近似投影,尽可能投影到离地形表明较近的地方,大幅度减小了定位误差。用二维高斯分布密度函数模拟山头地形的场景中,相对定位误差为35%左右,较大幅度提高了定位精度,有较高的实用价值。

基于山区地形的无线传感器网络三维定位机制

针对三维DV-hop无线传感器定位算法在实际地形中定位时误差较大的问题,提出了根据山区地形的网格数据进行较近点投影校正的无线传感器网络非测距三维定位算法。经典的三维DV-hop算法求出未知节点位置后,在该节点附近搜索3个离该节点较近且非共线的山区地形网格上的点,将该节点向上述3个点确定的面进行投影,投影点即为校正后的未知节点位置。山区地形多场景实验表明,该方法较大幅度减小了定位误差。

山谷地形无线传感器网络DV-Hop定位算法研究

无线传感器网络在森林防火、目标追踪、灾难预警、环境监测等应用中,节点定位是关键技术之一。对山谷地形中无线传感器网络三维DV-Hop定位算法进行了研究。通过对三维DV-Hop定位算法误差分析,找出产生误差的主要原因,提出了相应的改进算法。仿真实验结果证明:改进后的算法提高了节点定位精度,并指出了在山谷地形应用三维DV-Hop定位算法时锚节点比例的参考值。

基于误差加权的三维双曲线定位算法

为了减小三维空间中对未知节点定位的误差,提高三维DV-Hop算法的定位精度,提出一种基于误差加权和三维双曲线定位的三维DV-Hop改进算法。改进算法首先采用误差加权的方法处理未知节点的平均每跳距离,然后分类选择未知节点与锚节点之间的跳段距离,最后将二维双曲线法扩展到三维空间计算未知节点的坐标。仿真实验结果表明,改进算法在三维WSN环境中可以对未知节点进行有效的定位,平均定位误差和定位精度显著优于三维DV-Hop算法,相较于对比文献也有一定的提升,并且锚节点密度和通信半径对平均定位误差和定位精度的影响较小。

适应山头地形的无线传感器网络三维定位机制

使用三维DV-Hop算法对无线传感器进行定位时,存在定位误差较大且不稳定的问题,使三维DV-Hop算法的实际应用能力较差。提出了适应山头地形的无线传感器网络(WSNs)非测距三维定位算法。应用山头地形的特点,将最小二乘法所求得的结果进行投影处理,大幅度提高了定位的精确度。在模拟山头地形的环境中进行仿真实验,相对定位误差为35%左右,比三维DV-Hop算法的相对定位误差有较大幅度的降低,有较高的实用价值。

基于多通信半径和跳距加权的WSNs三维迭代定位算法

针对三维DV-Hop全局跳数划分不够精确,平均跳距与实际跳距偏差大导致定位误差大的问题,提出一种基于多通信半径和跳距加权的WSNs三维迭代定位算法。首先,参考锚节点比例设置跳数阈值进行迭代定位;其次,利用多通信半径和多跳跳数偏差对单跳和多跳节点跳数进行精确划分;最后,将估计跳距与最大通信半径的偏差设为平均跳距的权值,采用最小最大法计算节点位置。仿真结果表明,在锚节点比例较大和通信距离较短时,该算法与3D-DVHop、3D-WD-DVHop和基于三维球形分割定位算法相比,定位精度明显提高。

井下无线传感器网络DV-HOP和加权质心混合算法

为满足矿井安全监测需要,本文针对井下类拱形巷道环境提出了一种改进的三维DV-Hop算法和加权质心混合算法。该算法主要从两个方面改进,信标节点使用五个通信半径广播自身位置信息,使得信标节点与其邻居节点间的跳数可以为小数;引入权值因子,计算未知节点坐标。

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。

适应山头地形的无线传感器网络节点定位算法

典型的三维DV-Hop算法应用在山头地形上,定位误差大,难以满足实际应用需求。提出了一种适应于山头地形环境的无线传感器网络三维定位算法,首先由三维DV-HOP算法求出节点的初始位置,然后将该初始位置投影到山头地形表面进行矫正。通过椭圆抛物面模拟山头地形进行仿真,实验显示改进算法节点定位误差小,精度高,具有较好的应用前景。