本文選題：DV-Hop + 定位算法　； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著無線傳感技術(shù)的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)逐漸成為了業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn),主要是因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠在許多工程應(yīng)用中較為便捷的完成對環(huán)境質(zhì)量、自然災(zāi)害、戰(zhàn)場戰(zhàn)事等的監(jiān)測,其應(yīng)用領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療服務(wù)業(yè)等諸多行業(yè)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是使用傳感器采集信息,通過無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行通信的自組網(wǎng)絡(luò),其涉及的學(xué)科包括無線傳輸、傳感器件與系統(tǒng)、電子電路、信號與系統(tǒng)等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)只有確定自身的位置坐標(biāo),才能夠更準(zhǔn)確的傳遞信息。目前,WSN研究人員對確定傳感器位置坐標(biāo)方面提出了很多算法,DV-Hop(Distance Vector-Hop)算法由于其算法簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)受到研究人員的廣泛關(guān)注,在此基礎(chǔ)上也提出了眾多DV-Hop改進(jìn)算法�，F(xiàn)有的DV-Hop改進(jìn)算法主要從優(yōu)化平均跳距、最小跳數(shù),優(yōu)選錨節(jié)點(diǎn)和優(yōu)化定位計(jì)算方法四個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。本文通過對DV-Hop定位算法的定位原理進(jìn)行了深入的研究,對DV-Hop定位算法的誤差來源進(jìn)行了深入的分析,指出了影響DV-Hop定位算法誤差大小的外部客觀因素和內(nèi)部主觀因素。外部客觀因素由網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和部署情況決定,無法避免,內(nèi)部主觀因素由定位算法的原理決定可以通過算法改進(jìn)來減小誤差。因此從影響DV-Hop定位算法誤差大小的主觀因素:未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的最小跳數(shù)、跳段距離和坐標(biāo)計(jì)算方法出發(fā),以減小節(jié)點(diǎn)定位誤差、提高算法定位精度為目的,提出了一種基于雙通信半徑線性回歸遺傳優(yōu)化DV-Hop定位算法,即GADLDV-Hop定位算法。GADLDV-Hop定位算法在DV-Hop定位算法的基礎(chǔ)上做了三點(diǎn)改進(jìn):(1)針對DV-Hop定位算法中未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間最小跳數(shù)計(jì)算方式,提出了雙通信半徑法確定最小跳數(shù),對每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)引入兩個(gè)通信半徑,當(dāng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)以通信半徑R廣播信息時(shí),所有能夠收到廣播的鄰居節(jié)點(diǎn)構(gòu)成信鄰節(jié)點(diǎn)組1;當(dāng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)以通信半徑0.5R進(jìn)行廣播時(shí),收到廣播的鄰居節(jié)點(diǎn)構(gòu)成信鄰節(jié)點(diǎn)組2,其最小跳數(shù)是0.5,洪泛結(jié)束后,最短傳播路徑通過信鄰節(jié)點(diǎn)組2的節(jié)點(diǎn)中保留的最小跳數(shù)不再是一個(gè)整數(shù),而是一個(gè)整數(shù)加上0.5。顯然,與只用一個(gè)通信半徑R的情況相比,這些節(jié)點(diǎn)的絕對定位誤差就減小了0.5R。(2)針對DV-Hop定位算法中未知節(jié)點(diǎn)與所有錨節(jié)點(diǎn)的跳段距離計(jì)算方法,提出了基于全局線性回歸的跳段距離計(jì)算方法,在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,最小跳數(shù)路徑一般都為一條折線,因此跳數(shù)對應(yīng)的距離不存在一次線性增長關(guān)系。如果使用平均跳距乘以最小跳數(shù)的值作為節(jié)點(diǎn)之間的距離則會(huì)存在相當(dāng)大的誤差。由此可以知道,跳數(shù)與距離的關(guān)系應(yīng)該符合一條曲線,所以利用全局線性回歸對跳段距離加以改進(jìn)。(3)針對DV-Hop定位算法中未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法,提出了改進(jìn)的遺傳算法來優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算方法。若未知節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為N,則染色體的長度為2×N,染色體中每一個(gè)基因的取值為[0,1000],初始生成規(guī)模為NIND的初始種群。每個(gè)染色體的每一個(gè)基因都是[0,1000]中的隨機(jī)數(shù),這種編碼方式,通過一次遺傳操作就可以得到所有的未知節(jié)點(diǎn)的位置。采用全局變異,借鑒粒子群算法的群體極值更新機(jī)制,在傳統(tǒng)的遺傳算法中加入群體歷史極值部分。采用MATLAB軟件對DV-Hop定位算法及GADLDV-Hop定位算法進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明,GADLDV-Hop定位算法的平均定位誤差和定位精度均明顯優(yōu)于DV-Hop定位算法,減小了節(jié)點(diǎn)的平均定位誤差、提高了算法的定位精度。
[Abstract]:With the development of wireless sensor technology , Wireless Sensor Network ( WSN ) has become the focus of the industry ' s attention , mainly because the wireless sensor network is able to complete the monitoring of environment quality , natural disasters , battlefield war and so on in many engineering applications . This paper proposes an improved algorithm for calculating the distance between nodes in a DV - Hop positioning algorithm . The results show that the average positioning error and the positioning accuracy of the GADLDV - Hop positioning algorithm are better than DV - Hop positioning algorithms , and the average positioning error of the nodes is reduced , and the positioning accuracy of the algorithm is improved .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5;TP212.9

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本文編號：1943916