基于距離修正及灰狼優(yōu)化算法對DV-Hop定位的改進
發(fā)布時間：2021-01-30 06:24
無線傳感器網絡在實際應用中普遍存在節(jié)點布設不均勻的狀況,導致使用經典DV-Hop（Distance Vector-Hop）方法實現(xiàn)節(jié)點定位存在較大的誤差。為了提高定位精度,提出基于測距修正及灰狼優(yōu)化算法的改進策略。首先,針對未知節(jié)點到每一目標錨節(jié)點的平均每跳距離校正值,采用一種相似路徑搜索算法獲得網絡內一條最相似錨節(jié)點對間的多跳路徑用于確定該值,以期提高未知節(jié)點到錨節(jié)點距離估計值的精度;進而,在使用Lateration算法獲得未知節(jié)點初始位置后增加改進的灰狼群體智能算法優(yōu)化步驟,以期提高定位精度。仿真實驗結果顯示,所提出的改進策略相對經典DV-Hop定位方法以及典型的改進方法,提高了對網絡拓樸變化的魯棒性,定位精度有了顯著改善。
【文章來源】：傳感技術學報. 2019,32(10)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
測距誤差vs．錨節(jié)點比例
詈螅?ü?驕?焙畝?慷員人惴ǖ母叢傭?。3．2．1距離估計精度圖2～圖4分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的測距精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop測距精度可提高約67%，較之IBDV-Hop測距精度可提高約35%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約66%和33%;隨著通信半徑的增大，分別可提高約64%和38%。在各類場景下，本文算法的測距精度整體表現(xiàn)較高且穩(wěn)定。圖2測距誤差vs．錨節(jié)點比例圖3測距誤差vs．節(jié)點總數(shù)圖4測距誤差通信半徑3．2．2定位精度圖5～圖7分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的定位精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop方法定位精度可提高約46%，較之IB-DV-Hop定位精度可提高約15%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約37%和19%;隨著通3551
惚壤??5%漸次提高到30%;場景二固定通信半徑為15m，錨節(jié)點比例為15%，節(jié)點總數(shù)改從100漸次提高到225;場景三固定節(jié)點總數(shù)為100，錨節(jié)點比例為15%，通信半徑從15m提高到35m。3．2實驗結果與分析在3．1節(jié)所述三種實驗場景中，根據距離估計步驟統(tǒng)計的距離精度與位置計算步驟統(tǒng)計的定位精度對算法進行對比分析;另外，還將對比分析迭代次數(shù)與定位誤差的關系以及優(yōu)化算法種群數(shù)量與定位誤差的關系;最后，通過平均時耗定量對比算法的復雜度。3．2．1距離估計精度圖2～圖4分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的測距精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop測距精度可提高約67%，較之IBDV-Hop測距精度可提高約35%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約66%和33%;隨著通信半徑的增大，分別可提高約64%和38%。在各類場景下，本文算法的測距精度整體表現(xiàn)較高且穩(wěn)定。圖2測距誤差vs．錨節(jié)點比例圖3測距誤差vs．節(jié)點總數(shù)圖4測距誤差通信半徑3．2．2定位精度圖5～圖7分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的定位精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop方法定位精度可提高約46%，較之IB-DV-Hop定位精度可提高約15%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約37%和19%;隨著通3551
【參考文獻】：
期刊論文
[1]灰狼優(yōu)化算法研究綜述[J]. 張曉鳳,王秀英. 計算機科學. 2019(03)
[2]基于測距和灰狼優(yōu)化的無線傳感器網絡定位算法[J]. 段亞青,王華倩,喬學工. 傳感技術學報. 2018(12)
[3]基于跳距優(yōu)化的改進型DV-Hop定位算法[J]. 景路路,張玲華. 傳感技術學報. 2017(04)
[4]一種基于誤差距離加權與跳段算法選擇的遺傳優(yōu)化DV-Hop定位算法[J]. 程超,錢志鴻,付彩欣,劉曉慧. 電子與信息學報. 2015(10)
[5]無線傳感器網絡中一種改進的DV-Hop定位算法[J]. 宋倩雯,郭松濤,柏艾林,李傳東,楊金鵬. 重慶大學學報. 2015(04)
[6]改進的無線傳感器網絡無偏距離估計與節(jié)點定位算法[J]. 魏全瑞,劉俊,韓九強. 西安交通大學學報. 2014(06)
本文編號：3008423
【文章來源】：傳感技術學報. 2019,32(10)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
測距誤差vs．錨節(jié)點比例
詈螅?ü?驕?焙畝?慷員人惴ǖ母叢傭?。3．2．1距離估計精度圖2～圖4分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的測距精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop測距精度可提高約67%，較之IBDV-Hop測距精度可提高約35%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約66%和33%;隨著通信半徑的增大，分別可提高約64%和38%。在各類場景下，本文算法的測距精度整體表現(xiàn)較高且穩(wěn)定。圖2測距誤差vs．錨節(jié)點比例圖3測距誤差vs．節(jié)點總數(shù)圖4測距誤差通信半徑3．2．2定位精度圖5～圖7分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的定位精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop方法定位精度可提高約46%，較之IB-DV-Hop定位精度可提高約15%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約37%和19%;隨著通3551
惚壤??5%漸次提高到30%;場景二固定通信半徑為15m，錨節(jié)點比例為15%，節(jié)點總數(shù)改從100漸次提高到225;場景三固定節(jié)點總數(shù)為100，錨節(jié)點比例為15%，通信半徑從15m提高到35m。3．2實驗結果與分析在3．1節(jié)所述三種實驗場景中，根據距離估計步驟統(tǒng)計的距離精度與位置計算步驟統(tǒng)計的定位精度對算法進行對比分析;另外，還將對比分析迭代次數(shù)與定位誤差的關系以及優(yōu)化算法種群數(shù)量與定位誤差的關系;最后，通過平均時耗定量對比算法的復雜度。3．2．1距離估計精度圖2～圖4分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的測距精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop測距精度可提高約67%，較之IBDV-Hop測距精度可提高約35%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約66%和33%;隨著通信半徑的增大，分別可提高約64%和38%。在各類場景下，本文算法的測距精度整體表現(xiàn)較高且穩(wěn)定。圖2測距誤差vs．錨節(jié)點比例圖3測距誤差vs．節(jié)點總數(shù)圖4測距誤差通信半徑3．2．2定位精度圖5～圖7分別對比了錨節(jié)點比例、節(jié)點總數(shù)及通信半徑參數(shù)變化條件下三種算法的定位精度表現(xiàn)。結果顯示:隨著錨節(jié)點比例的提高，本文算法較之原DV-Hop方法定位精度可提高約46%，較之IB-DV-Hop定位精度可提高約15%;隨著網絡節(jié)點布設密度的增大，分別可提高約37%和19%;隨著通3551
【參考文獻】：
期刊論文
[1]灰狼優(yōu)化算法研究綜述[J]. 張曉鳳,王秀英. 計算機科學. 2019(03)
[2]基于測距和灰狼優(yōu)化的無線傳感器網絡定位算法[J]. 段亞青,王華倩,喬學工. 傳感技術學報. 2018(12)
[3]基于跳距優(yōu)化的改進型DV-Hop定位算法[J]. 景路路,張玲華. 傳感技術學報. 2017(04)
[4]一種基于誤差距離加權與跳段算法選擇的遺傳優(yōu)化DV-Hop定位算法[J]. 程超,錢志鴻,付彩欣,劉曉慧. 電子與信息學報. 2015(10)
[5]無線傳感器網絡中一種改進的DV-Hop定位算法[J]. 宋倩雯,郭松濤,柏艾林,李傳東,楊金鵬. 重慶大學學報. 2015(04)
[6]改進的無線傳感器網絡無偏距離估計與節(jié)點定位算法[J]. 魏全瑞,劉俊,韓九強. 西安交通大學學報. 2014(06)
本文編號：3008423
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